Аннотация
В статье представлены результаты исследования коррозионной стойкости высокодисперсных (размер частиц преимущественно 2…4 мкм) порошков карбидов некоторых переходных металлов: титана, ванадия, хрома и циркония, полученных карботермическим процессом с использованием в качестве восстановителя и карбидообразующего материала нановолокнистого углерода. Такой углеродный материал характеризуется высоким значением удельной поверхности (138…160 м2/г). Термоокислительная стабильность этих карбидов в кислороде при нагреве до температуры 1100 °С с выдержкой в течение трех часов изучена методом синхронного термического анализа. Карбид титана начинает окисляться при температуре ~450 °С, и после 800 °С этот процесс почти прекращается. Полнота окисления при этом составляет ~50 %. Возможной причиной этого является образование оксикарбида TiCxOy. Карбид ванадия практически полностью окисляется в температурном диапазоне 450…830 °С. Окисление карбида хрома начинается при ~640 °С и почти полностью заканчивается при 1100 °С. Начало окисления карбида циркония происходит при ~480 °С, процесс завершается при ~800 °С. Изучена также стойкость этих соединений в растворах серной кислоты. Все исследованные порошки карбидов во время длительной выдержки (48 часов для карбида хрома и 24 часа для остальных карбидов) при комнатной температуре практически в них нерастворимы. Установлено, что по коррозионной стойкости высокодисперсные порошки карбидов титана, ванадия, хрома и циркония сопоставимы с крупнозернистыми порошками (размеры частиц 40…50 мкм для карбидов титана, ванадия и циркония и 7…10 мкм для карбида хрома) и превосходят нанопорошки аналогичных соединений.
Ключевые слова: высокодисперсные порошки, карбиды титана, ванадия, хрома, циркония, стойкость в агрессивных средах, нановолокнистый углерод, тугоплавкие соединения
Список литературы
1. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений: справочник / под ред. Т.Я. Косолаповой. – М.: Металлургия, 1986. – 928 с. 2. Самсонов Г.В., Упадхая Г.Ш., Нешпор В.С. Физическое материаловедение карбидов. – Киев: Наукова думка, 1974. – 455 с. 3. Денисенко Э.Т., Кулик О.П., Еремина Т.В. Дисперсные кристаллические порошки: анализ научно-технической литературы // Порошковая металлургия. – 1983. – № 4. – С. 4–14. 4. Войтович Р.Ф. Окисление карбидов и нитридов. – Киев: Наукова думка, 1981. – 191 с. 5. Жиляев В.А. Структурно-химическое исследование высокотемпературного окисления соединений некоторых переходных металлов I–IV групп с углеродом, азотом и кислородом: автореф. дис. … канд. хим. наук: 05.16.06. – Свердловск, 1974. – 27 с. 6. Кораблев С.Ф., Лысенко А.В., Филипченко С.И. Химические и кинетические особенности окисления порошкообразного карбида хрома // Порошковая металлургия. – 1988. – № 7. – С. 88–92. 7. Анализ тугоплавких соединений / Г.В. Самсонов, А.Т. Пилипенко, Т.Н. Назарчук, О.И. Попова, Т.Я. Косолапова, В.А. Оболончик, Г.Х. Котляр, Л.Н. Кучай, В.П. Копылова, Г.Т. Кабанник, А.Х. Клибус, К.Д. Модылевская, С.В. Радзиковкая. – М.: Металлургиздат, 1962. – 256 с. 8. Косолапова Т.Я., Самсонов Г.В. О химической стойкости карбидов хрома // Украинский химический журнал. – 1962. – Т. 28, № 8. – С. 931–933. 9. Крутский Ю.Л., Галевский Г.В., Корнилов А.А. Окисление ультрадисперсных порошков карбидов бора, ванадия и хрома // Порошковая металлургия. – 1983. – № 2. – C. 47–50. 10. Новые материалы и технологии. Экстремальные технологические процессы / М.Ф. Жуков, В.А. Неронов, В.П. Лукашов, В.А. Антипин. – Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1992. – С. 40–63. 11. Игнатов Н.А. Синтез высокодисперсных и нанокристаллических бинарных и смешанных карбидов тантала и металлов IV Б группы в «мягких» условиях: дис. … канд. хим. наук: 02.00.01. – М., 2011. – 225 с. 12. Synthesis of nanocrystalline titanium carbide with a new convenient route at low temperature and its thermal stability / J. Ma, M. Wu, Y. Du, S. Chen, G. Li, J. Hu // Materials Science and Engineering: B. – 2008. – Vol. 153, iss. 1–3. – P. 96–99. – doi: 10.1016/j.mseb.2008.10.025. 13. Low temperature synthesis of vanadium carbide (VC) / J. Ma, M. Wu, Y. Du, S. Chen, J. Ye, L. Jin // Materials Letters. – 2009. – Vol. 63, iss. 11. – P. 905–907. – doi: 10.1016/j.matlet.2009.01.033. 14. Синтез высокодисперсного порошка карбида титана с использованием нановолокнистого углерода / Ю.Л. Крутский, А.Г. Баннов, Е.В. Антонова, В.В. Шинкарев, Е.А. Максимовский, А.В. Ухина, Е.А. Соловьев, Т.М. Крутская, А.А. Разумаков, Д.Д. Головин, О.В. Нецки- на // Перспективные материалы. – 2014. – № 2. – С. 60–65. 15. Современные тенденции в синтезе тугоплавких карбидов некоторых переходных металлов Ю.Л. Крутский, К.Д. Дюкова, А.Г. Баннов, Е.В. Антонова, В.В. Кузнецова // Металлургия: технологии, управление, инновации, качество: труды 18 Всероссийской научно-прак-тической конференции, Новокузнецк, 14–16 октября 2014 г. – Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2014. – С. 88–90.
