Технология получения оксинитридных керамических материалов в системах "Ti-Al-O-N" и "Ga-Al-O-N" сжиганием смесей грубодисперсных порошков металлов в воздухе

• Автор: Строкова, Юлия Игоревна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДОВ И ОКСИНИТРИДОВ ТИТАНА И ГАЛЛИЯ, ИХ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

1.1 Промышленные способы получения нитрилов и оксинитрилов титана и галлия

1.2 Получение нитрида титана

1.2.1 Азотирование металлического титана или его гидрида

1.2.2 Взаимодействие в газовой фазе между ПС и аммиаком или смесями азота и водород

1.2.3 Разложение аминохлоридов титана.

1.2.4 Восстановление ПОг графитом или металлами в среде азота.

1.2.5 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
1.3 Получение нитрила галлин.
1.3.1 Химические способы синтеза ЦаХ
1.3.2 Кристаллизация из газовой фазы
1.3.3 Получение монокристаллов полупроводниковых соединений ОаВу ни основе
галлия
1.4 Технологические основы самораспространяюшсгоси высокотемпературного
синтеза .
1.5 Кинетика и термодинамика процессов синтеза нитридов в воздухе
1.6 Свойства нитридов металлов и керамических материалов на их основе
1.6.1 Нитрид титана.
1.6.2 Нитрид галлия.
1.7 Оксинитрнлы ааааааааааааааааааааа
1.7.1 Оксшштриды титана.
1.7.2 О кс ин игр ид алюминия нитрид титана.
1.8 Постановка задачи.
ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Методология работы
2.2 Методыисследований исходных порошков н полученных керамических
.материалов .
2.2.1 Зерновой гранулометрический состав, дисперсность.
2.2.2 Определение среднепоосрхностного диаметра частиц.
2.2.3 Определение плотности
2.2.4 Рентгенофазовый анализ.
2.2.5 Дифференциальнотермический анализ.
2.2.6 Измерение температуры
2.2.7 Электронная микроскопия
2.3 Физикохимические характеристики грубодисперсных порошков Т, ТОг, А
АСД1, ПАП2, НП, А1г. Са, МдС исходных реагентов синтеза нитридов сжиганием в воздухе
2.4 Методика синтеза керамических материалов
2.5 Получение спеченных керамических материалов.
2.5.1 Метод горячего прессования.
2.5.2 Спекание в восстановительной атмосфере
2.6 Определение свойств полученной керамики.
2.6.1 Методика определения спекаемости керамической массы
2.6.2 Определение механической прочности материала.
ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДНЫХ И ОКСИНИТРИДНЫХ
КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ СЖИГАНИЕМ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ
ГРУБОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ТИТАНА И ГАЛЛИЯ В ВОЗДУХЕ.
3.1 Процессы синтеза нитрида титана при горении грубодмсперспого порошка
титана в воздухе
3.2 Синтез порошков на основе нитрила титана при горении в воздухе смесей
грубодисперсных порошков титана и оксида титана
3.3 Процессы получении нитрида титана при горении в воздухе смесей грубодпспсрсных порошков титана и оксида титана с добавкой порошка алюминия
3.4 Процессы получении нитрида титана при горении смесей порошков гитана и оксида титана с добавками анопороикок У, Мо, А п микронною порошка Т
3.5 Процессы питрплообразованпи при горении в воздухе смесей порошков титана и
оксида алюминия.
3.6 Процессы получении нитридов титана и алюминии при горении в воздухе
смесей микронных порошков оксида титана и алюминия
3.7 Процессы получения нитридов титана и алюминия при горении в воздухе
смесей порошков пиана и алюминия
3.8 Получение нитридов галлия и алюминия при горении в воздухе
порошкообразных смесей на основе галлия и алюминия
3.9 Физикохимическое моделирование ннтридообразованпя при горении порошков
титана в воздухе
3. Особенности физикохимической стадийности горения смесей на основе
грубодисперсного порошка титана в воздухе.
3. Выводы по главе
ГЛАВА 4 КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ НИТРИДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ ТА
4.1 Технологическая схема получения окспннтрндной керамики.
4.2 Физикохимические характеристики полученной керамики
4.3 Спекание в восстановительной атмосфере.
4.3.1 Керамика на основе порошков, синтезированных в системах ТТЮг, ТАЬОз и ти тана без добавок.
4.3.2 Керамика на основе порошков, синтезированных в системе Т ТСЬ с добавкой микронною порошка алюминия
4.3.3 Керамика на основе порошков, синтезированных в системе Л ТЮ2.
4.3.4 Керамика на основе порошков, синтезированных в системе i I.
4.4 Определение свойств полученной керамики
4.4.1 Определение прочности на сжатие полученных керамических образцов
4.5 Практическое применение синтезированных материалов.
4.6 Выводы но главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


А., Пономарева М. Ю. Получение керамических порошков на основе нитридов титана и алюминия при горении в воздухе порошковых смесей состава ii и i Физика горения и взрыва. С. . Строкова Ю. И., Пономарева М. Ю. СВС порошков i3 в воздухе и получение из них керамики я Международная научнопрактическая конференция студентов, и молодых ученых Современные техника и технологии, Труды, Том 2, Томск, март . С. . Пономарева М. Ю., Строкова Ю. И. Получение керамических порошков при СВСгорении. IX Всероссийской научнопрактической конференции студентов и аспирантов Химия и химическая технология в XXI веке, Томск, мая . Строкова Ю. И., Земницкая Горение смесей ii с добавками нанопорошков металлов в воздухе IX Всероссийской научнопрактической конференции студентов и аспирантов Химия и химическая технология в XXI веке, Томск, мая . С. . Патент РФ Лго 7 РФ, МКИ СОЮ , С В Способ получения ультрадисперсного порошка нитрида галлия. Громов Строкова Ю. Значительный интерес в мире проявляется к конструкционной и электронной керамике на основе Т1Х и ваН 1 . Керамика из нитрида титана обладает высокой стойкостью к действиям различных расплавов, и действию кислот. Нитрид галлия является полупроводниковым материалом и актуален для создания электронных и электроннооптических приборов, благодаря его широкой запрещенной зоне 3,4 эВ. В последнее время большой интерес вызывают оксииитриды различных металлов, в том числе титана. Оксинитрид титана, полученный взаимодействия Т1М и ТЮ2, например методом соосаждения, совмещает в себе свойства оксида оптические свойства, цвет, и нитрида титана твердость, износостойкость 2. Тиалоны ТхЛ1уМт используются в качестве износостойких покрытий для режущих материалов в том числе металлов 3. Потребность мирового рынка в нитридах в х годах XX века увеличивалась ежегодно на 4. Порядка мировой потребности закрывают Япония и США. К настоящему времени известно несколько промышленных способов получения нитридов алюминия, титана и галлия. Все эти способы имеют разные процессы в основе и ряд недостатков. НГ1 алюминия на воздухе 5 и его технологическое развитие обусловили развитие новых методов синтеза нитридов, в частности синтеза сжиганием. Способность к нитридообразован ию проявляет большинство металлов. Нитриды делятся на ионные, ковалентные и металлические внедрения 1, 4. Электроположительные элементы I и И групп периодической системы образуют ионные нитриды, характеризующиеся обычными валентными формулами, и являются производными аммиака. Эти нитриды гидролизуются водой до аммиака и соответствующих гидроксидов. Элементы подгруппы 1а образуют ковалентные нитриды. Нитриды элементов Шаподгруппы со структурой вюрцита, которая близка к алмазу. Ни трид бора может иметь кристаллическую структуру графита. Переходные металлы III, IV и V групп образуют нитриды типа , Се, , , i, , , V, , Га, а для металлов VIVIII групп более типичны нитриды состава 2 ММо, , и 4 , 1, . Эти соединения обычно имеют кубическую решетку со структурой I и часто характеризуются исключительно высокими температурами плавления, необычно высокой твердостью, металлической проводимостью и металлическим блеском, а также химической инертностью особенно нитриды металлов IV и V групп. Это истинные соединения внедрения, содержащие атомы азота в междоузлиях решетки металла и аналогичные в этом смысле соответствующим карбидам и боридам внедрения. Получаются они нагреванием порошкообразных металлов с азотом или аммиаком при С. Диаграмма состояния системы Т в области содержания азота до ат. Т ТМ представлена на рис. Из диаграммы следует, что в системе помимо соединений Т3М и ТЙ образуются твердые растворы. Первой стадией азотирования титана является внедрение азота в виде ТзМ в решетку металла при сохранении его металлических свойств. Присутствие субнитрида титана в твердом растворе резко повышает температуру полиморфного превращения аТ рТ. При С в сплавах, содержащих азот от 4 до ,5 ат. Т ж рТ 1. Максимальная растворимость азота в ртитане 6,5 ат. С. Вторая перитектическая реакция 1. Рисунок 1.