НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Применение нановолокнистого углерода для получения высокодисперсного карбида титана

Выпуск № 4 (69) Октябрь - Декабрь 2017
Авторы:

Крутский Юрий Леонидович,
Ложкина Елена Александровна,
Максимовский Евгений Анатольевич,
Балаганский Игорь Андреевич,
Попов Максим Викторович,
Нецкина Ольга Владимировна,
Тюрин Андрей Геннадиевич,
Квашина Татьяна Сергеевна
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2017-4-179-191
Аннотация

В статье представлены результаты исследования процесса синтеза высокодисперсного порошка карбида титана и изучения его характеристик. Карбид  титана был получен карботермическим восстановлением диоксида титана нановолокнистым углеродом (НВУ) в печи сопротивления с графитовым нагревателем. Продукты реакции изучались рентгенофазовым и элементным анализами. Наличие в образцах карбида титана установлено рентгенофазовым анализом. Содержание титана и примесей найдено рентгеноспектральным флуоресцентным методом, общего углерода – сжиганием образца в токе кислорода с последующим определением СО2. Форма и размер частиц определены методом сканирующей электронной микроскопии с применением локального энергодисперсионного рентгеновского микроанализа, позволившего определить в них наличие преимущественно титана и углерода. Удельная поверхность образцов определена методом низкотемпературной адсорбции азота (БЭТ). Найдена плотность образцов. Термоокислительная стабильность изучена   синхронной термогравиметрией (ТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК). Полученный при оптимальных условиях материал представлен одной фазой – карбидом титана. Частицы порошка преимущественно агрегированы. Средний размер частиц и агрегатов составляет 12,8…14,1 мкм с широким диапазоном распределения по размерам. Удельная поверхность образцов составляет 5.0…5.6 м2/г. Окисление карбида титана начинается при температуре 450 °С и практически завершается при 1100 °С. Оптимальные условия синтеза карбида титана с использованием в качестве восстановителя и карбидизатора НВУ следующие: массовое соотношение TiO2/C по стехиометрии на карбид TiC, проведение процесса в слабовосстановительной газовой среде (смесь N2 + CO) при температуре 2000…2100 °С.


Ключевые слова: высокодисперсный порошок, карбид титана, оксид титана, нановолокнистый углерод, карботермическое восстановление, характеристики, морфология, дисперсность

Список литературы

1. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений: справочник / под ред. Т.Я. Косолаповой. – М.: Металлургия, 1986. –928 с.



2. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана: получение, свойства, применение. –М.: Металлургия, 1987. – 216 с.



3. Кульков С.Н., Гнюсов С.Ф.Карбидостали на основе карбидов титана и вольфрама. – Томск: Изд-во НТЛ,2006. – 240 с.



4. Gnyusov S.F., Tarasov S.Yu.The microstructural aspects of abrasive wear resistance in composite electron beam clad coatings // Applied Surface Science. –2014. – Vol. 293. – P. 318–325. – doi:doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.12.161.



5. Spark plasma sintering consolidation of nanostructured TiC prepared by mechanical alloying / H. Abderrazak, F. Schoenstein, M. Abdellaoui, N. Jouini// International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2011. – Vol. 29. – Р. 170–176. – doi: 10.1016/j.ijrmhm.2011.10.003.



6. Mechanochemical synthesis of nanoTiC powder by mechanical milling of titanium and graphite powders / M.B. Rahaei, R. Yazdanirad, A. Kazemzadeh,T. Ebadzadeh // Powder Technology. – 2012. – Vol. 217. – P. 369–376. – doi: doi.org/10.1016/j.powtec.2011.10.050.



7. Simple synthesis of nano-sized refractory metal carbides by combustion process / H.I. Won, H. Nersisyan, C.W. Won, H.H. Lee// Journal of Materials Science. – 2011. – Vol. 46. – P. 6000–6006. – doi: 10.1007/s110853-011-5562-0.



8. Ebrahimi-Kahrizsangi R., Alimardani M., Torabi O. Investigation on mechanochemical behavior of the TiO2-Mg-C system reactive mixtures in the synthesis of titanium carbide //International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2015. – Vol. 52. – P. 90–97. – doi: doi.org/10.1016/ j.ijrmhm.2015.05.008.



9. Application of the laser pyrolysis to the synthesis of SiC, TiC and ZrC pre-ceramics nanopowders / Y. Leconte, H. Maskrot,L. Combemale, N. Herlin-Boime, C. Reynaud// Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. – 2007. – Vol. 79. – P. 465–470. – doi:10.1016/j.jaap.2006.11.009.



10. Using a cobalt activator to synthesize titanium carbide nanopowders / H. Lin, B. Tao, J. Xiong, Q. Li// International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – 2013. – Vol. 41. – Р. 363–365. – doi: doi.org/10.1016/ j.ijrmhm.2013.05.010.



11. Eick B.M., Youngblood J.P.Carbothermal reduction of metal-oxide powders by synthetic pitch to carbide and nitride ceramics// Journal ofMaterials Science. – 2009. – Vol. 44. – Р. 1159–1171. – doi: 10.1007/s10853-009-3249-6.



12. Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые материалы. – М.: Металлургия, 1968. – 384 с.



13. Mechanism of porous filamentous carbon granule formation on catalytic hydrocarbon decomposition / G.G. Kuvshinov, Yu.L. Mogilnykh, D.G. KuvshinovD.Yu.Yermakov, M.A. Yermakova, A.N. Salanov, N.A. Rudina// Carbon. – 1999. – Vol. 37. – P. 1239–1246.



14. Synthesis of highly dispersed boron carbide from nanofibrous carbon / Yu.L. Krutskii, A.G. Bannov, V.V. Sokolov K.D. Dyukova, V.V. Shinkarev, A.V. Ukhina, E.A. Maksimovskii, A.Yu. Pichugin, E.A. Solovyev, T.M. Krutskaya, G.G. Kuvshinov// Nanotechnologies in Russia. – 2013. – Vol. 8. – P. 191–198. – doi: 10.1134/S1995078013020109.



15. Физико-химические свойства окислов: справочник / под ред. Г.В. Самсонова. – М.: Металлургия, 1978. – 472 с.



16. Шевцова Л.И. Структура и механические свойства интерметаллидаNi3Al, полученного по технологии искрового плазменного спекания механически активированной порошковой смеси «Ni-Al» // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 3 (64). – С. 21–27.

Для цитирования:

Применение нановолокнистого углерода для получения высокодисперсного карбида титана / Ю.Л. Крутский, Е.А. Ложкина, Е.А. Максимовский, И.А. Балаганский, М.В. Попов, О.В. Нецкина, А.Г. Тюрин, Т.С. Квашина // Научный вестник НГТУ. – 2017. – № 4 (69). – С. 179–191. – doi: 10.17212/1814-1196-2017-4-179-191.

For citation:

Krutskii Yu.L., Lozhkina E.A., Maksimovskii E.A., Balaganskii I.A., Popov M.V., Netski-
na O.V., Tyurin A.G., Kvashina T.S. Primenenie nanovoloknistogo ugleroda dlya polucheniya vysokodispersnogo karbida titana [Application of nanofibrous carbon for obtaining finely dispersed titanium carbide]. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – Science bulletin of the Novosibirsk state technical university, 2017, no. 4 (69), pp. 179–191. doi: 10.17212/1814-1196-2017-4-179-191.

 

Просмотров: 378