Силицирование карбидов титана и оксикарбидов титана газообразным монооксидом кремния

• Автор: Истомина, Елена Иннокентьевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Силицирование
1.2 Химия монооксида кремния
1.3 Обзор системы Бі
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2 Л Химические материалы и реактивы
2.2 Подготовка активированного угля
2.3 Синтез карбидов титана
2.4 Синтез оксикарбидов титана
2.5 Приготовление углеродного темплата
2.6 Приготовление образцов - источника газообразного БЮ
2.7 Методика проведения силицирования
2.7.1 Силицирование карбидов титана и оксикарбидов титана парами БЮ
2.7.2 Силицирование углеродного темплата парами БІО
2.8 Термогравиметрический метод
2.9 Рентгенофлуоресцентный анализ
2.10 Рентгенофазовый анализ
2.11 СНМЗБ - элементный анализ
2.12 Сканирующая электронная микроскопия
2.13 Весовой анализ
2.14 Термодинамические расчеты
ГЛАВА 3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ СИЛИЦИРОВАНИИ КАРБИДОВ ТИТАНА ГАЗООБРАЗЕПЛМ БЮ
3.1 Состав газовой фазы над системой Бі-БЮ2
3.2 Окислительно-восстановительные реакции между ТіСх и БЮ
3.2.1 Окисление углерода до СО
3.2.2 Окисление углерода до С02
3.2.3 Окисление титана до ТЮ
3.2.3 Окисление титана до степеней окисление +3 и +4
ГЛАВА 4 ФАЗООБРАЗОВАНИЕ ПРИ СИЛИЦИРОВАНИИ КАРБИДОВ ТИТАНА
4.1 Влияние содержания углерода в исходных образцах карбида титана на фазовый состав продуктов силицирования
4.2 Влияние продолжительности силицирования на фазовый состав продуктов
4.3 Силицирование карбидов титана с избыточным содержанием углерода
4.4 Силицирование титана
4.5 Анализ газообразования
ГЛАВА 5 ФАЗООБРАЗОВАНИЕ ПРИ СИЛИЦИРОВАНИИ ОКСИКАРБИДОВ ТИТАНА
5.1 Влияние содержания углерода в исходных образцах оксикарбидов титана на фазовый состав продуктов силицирования
5.2 Анализ газообразования
ГЛАВА 6 МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦОВ ПРИ СИЛИЦИРОВАНИИИ
6.1 Карбиды титана и титан
6.2 Оксикарбиды титана
ГЛАВА 7 ПОЛУЧЕНИЕ БИОМОРФНОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В настоящее время во всем мире ведется активное изучение МАХ-фаз -сложных карбидных и нитридных соединений переходных металлов с общей формулой МП+1АХП (где М = Тл, V, Ъх, Щ N6; А = А1, 81, Ое, 8п; X = С, К) [1 -6]. Эти соединения имеют слоистую кристаллическую решётку, в которой карбидные или нитридные блоки [МП+1ХП]ОТ разделены монослоями атомов ША и 1УА элементов. Тл381С2 является типичным представителем таких соединений. Слоистость на уровне кристаллической структуры приводит к тому, что зёрна Т1381С2 имеют выраженное наноламинатное строение. Такое строение дает возможность локально в зоне концентрации механических напряжений деформировать зерна без макроскопического разрушения материала. Характер деформаций не типичен для большинства керамических материалов и, в основном, проявляется через расслаивание, изгиб и сминание зерен Тл381С2. Это обеспечивает материалам на основе Т1381С2 высокие прочностные характеристики, трещиностойкость и нечувствительность к термоудару в сочетании с хорошей механической обрабатываемостью и химической стойкостью. Такое сочетание ценных эксплуатационных свойств дает возможность широкого технического применения материалов на основе Т1381С2.
Исследования по карботермической переработке титанового минерального сырья, проводимые в Институте химии Коми научного центра УрО РАН, показали, что Тл381С2 может образовываться в достаточно больших количествах (50 - 70 мас.%) при совместном вакуумном карботермическом восстановлении оксидов титана и кремния [7]. Была выдвинута гипотеза о формировании ТцБЮг в результате силицирования промежуточных продуктов карботермического процесса - карбидов и оксикарбидов титана - газообразным монооксидом кремния БЮ. Однако этот процесс ранее не изучался, в связи с чем возникла задача проведения подобного исследования.

Па в шахтной электропечи сопротивления СШВЭ - 1 - 2,5/25 - И2. Синтезированные образцы оксикарбидов титана обозначали, как ОКТО, ОКТ5, ОКТ8, ОКТ9, ОКТЮ.
Полученные для дальнейшего силицирования образцы оксикарбидов титана представляли собой агломераты из неплотно спеченных зерен изометрической формы размером 0.2 - 0.5 мкм. На рис. 2.3 представлена микрофотография поверхности образца ОКТ9 до силицирования.
119,00 120,00 121,00 122,00 123,00 124,00 125,00 20, град
Рис. 2.3: 1 - Микрофотография зерна образца ОКТ9; - 2 - Участок рентгенограммы образца ОКТ8: а - после первичной термообработки, б - после конечной термообработки.
Фазовый состав полученных образцов оксикарбидов титана определяли методом РФА. Однофазность контролировалась по рефлексу (422) кристаллической решётки (Рис. 2.3 - 2). Для образцов параметр решетки рассчитывали с учетом рефлекса (620) внутреннего стандарта кремния. В приложении Б представлены участки рентгенограмм синтезированных оксикарбидов, подтверждающих однофазность. По данным РФА все оксикарбиды титана, за исключением ОКТО, были однофазны. В образце ОКТО помимо фазы ТЮхОу присутствует 35 об.% Т1203. Характеристики образцов представлены в таб-