Применение нанопорошков алюминия при получении нитридсодержащих материалов
Диссертация
Цель диссертационной работы: изучить возможность применения нанопорошков алюминия в качестве исходных компонентов при получении нитридсодержащих материалов. Имеется в виду применение эффекта, обнаруженного ранее в работе, в которой были представлены результаты исследования процесса нитридообразования при окислении на воздухе нанопорошка алюминия. Согласно предложенного в работе механизма… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ТУГОПЛАВКИХ НИТРИДОВ. Литобзор
- 1. 1. Свойства некоторых тугоплавких нитридов
- 1. 2. Методы получения нитридов
- 1. 2. 1. Прямой синтез из элементов
- 1. 2. 2. Карботермический синтез
- 1. 2. 3. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
- 1. 3. Методы получения нанопорошков нитридов
- 1. 3. 1. Плазмохимический синтез нанопорошков тугоплавких нитридов
- 1. 3. 2. Получение нанопорошков методом электрического взрыва проводников
- 1. 4. Свойства порошков в нанокристаллическом состоянии
- 1. 5. Получение нанокристаллических материалов
- 1. 5. 1. Проблемы компактирования нанопорошков
- 1. 5. 2. Аспекты спекания нанопорошков
- 2. 1. Рентгенофазовый анализ
- 2. 1. 1. Качественный рентгенофазовый анализ
- 2. 1. 2. Количественный рентгенофазовый анализ
- 2. 1. 3. Размерный фактор в рентгенофазовом анализе
- 2. 2. Термический аналдо
- 2. 3. Метод определения содержания азота (по Кьельдалю)
- 2. 4. Определение удельной поверхности порошков и среднеповерхностного размера частиц
- 2. 5. Электронная микроскопия
- 2. 6. Метод контроля температуры в зоне горения
- 2. 6. 1. Расчетный метод определения температуры
- 2. 6. 2. Термопарный метод определения температуры
- 3. 1. Процессы нитридообразования при двухстадийном горении алюминиевых порошков на воздухе
- 3. 1. 1. Описание процесса горения смесей алюминиевых порошков
- 3. 1. 2. Фазовый состав продуктов горения
- 3. 1. 3. Морфология продуктов горения
- 3. 1. 4. Термодинамика процесса и вероятный механизм образования нитрида алюминия
- 3. 2. Влияние размеров исходных алюминиевых порошков на эффективность образования A1N
- 3. 2. 1. Влияние дисперсности исходных смесей НПА и АСДна параметры горения
- 3. 2. 2. Влияние дисперсности исходных смесей НПА и АСДна эффективность нитридообразования
- 3. 3. Выводы к главе
- 4. 1. Процессы образования нитридов циркония и алюминия при горении цирконий-алюминиевых порошков на воздухе
- 4. 1. 1. Описание процесса горения на воздухе смесей цирконий-алюминиевых порошков
- 4. 1. 2. Фазовый и химический состав продуктов горения
- 4. 1. 3. Морфология продуктов горения
- 4. 2. Особенности окисления циркония и алюминия в условиях процессов совместного нитридообразования
- 4. 2. 1. Особенности окисления циаля на воздухе
- 4. 2. 2. Поведение конденсированных продуктов горения в условиях нагревания на воздухе
- 4. 2. 3. Термодинамика процесса и вероятный механизм образования нитрида циркония
- 4. 3. Выводы к главе
Список литературы
- Тонкая техническая керамика./ Под ред. Янагида X./ Япония, 1982: Пер. с японск. М.: Металлургия, 1986, 279 с.
- Заявка № 1−51 464 (Япония). Опубл. 02.11.89 г.
- Заявка № 0 393 524 (ЕПВ). Опубл. 24.10.90 г.
- Карлов Н.В., Кириченко Н. А., Лукьянчук B.C. Лазерная термохимия. М.: Наука, 1992, 296 с.
- Патент США № 4 897 372. Опубл. 30.01.90 г.
- Гегузин Я.Е. Физика спекания.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Наука. 1984.- 312 с.
- Ильин А.П., Проскуровская Л. Т. / Двухстадийное горение ультрадисперсного порошка алюминия на воздухе // Физика горения и взрыва.- 1990.- № 1 с.71−72.
- Р.А. Андриевский. / Получение и свойства нанокристаллических тугоплавких соединений // Успехи химии.- 1994.- № 5 -с.431−448.
- Haussonne F.J.-M. / Review of the Synthesis Methods for A1N // Materials and Manufacturing Processes Vol. 10, No.4, 717−755, 1995.
- Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справ, изд. / Под ред. Косолаповой Т.Я.- М.: Металлургия, 1986. 928 с.
- Самсонов Г. В., Кулик 0.П., Полищук B.C. Получение и методы анализа нитридов. Киев: Наукова думка, 1978.- 320 с. N
- Самсонов Г. В. Нитриды. Киев, Наук, думка, 1969. 378 с.
- Дубовик Т.В., Иценко А. И., Слепцов В.М.- Вопр. химии и хим. технол., 1982, вып. 9, с.87−90.- -100
- Францевич И.И.f Гнесин Г. Г., Курдюмов A.B. и др.- Сверхтвердые материалы. Киев: Наук, думка, 1980. 296 с.
- Тот Л. Карбиды и нитриды переходных металлов. М.: Мир, 1974. 294 с.
- Аналитический обзор «Получение и применение новых конструкционных материалов».- Москва, 1986.
- Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. В кн. «Физическая химия. Современные проблемы.» Под ред. акад. Я. М. Колотыркина.- М.: Химия, 1983. 224 с.
- Мержанов А.Г.- Усп. химии, 1975, т. 45, вып. 5, с. 827−848.
- Порошковая металлургия и напыленные покрытия: Учебник для вузов. / В. Н. Анциферов, Г. В. Бобров, Л. К. Дружинин, и др. М., 1987. 792 с.
- Морохов И.Д., Трусов Л. И., Чижик С. П. Ультрадисперсные металлические среды. М., Атомиздат, 1977, 264 с.
- Морохов И.Д., Петинов В. И., Трусов Л. И. / Структура и свойства малых металлических частиц // Успехи физических наук.-1981.- Т. 133.- № 4.- с. 653−693.
- Шведов Е.Л., Денисенко Э. Т., Ковенский И. И. Словарь-справочник по порошковой металлургии.- Киев: «Наукова Думка», 1982, с. 227.
- Gleiter H. // Nanostruct. Mater.- 1992.- 1, 1
- Гусев A.И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. Екатеринбург: УрО РАН, 1998.- 200 с.
- Андриевский P.A. Порошковое материаловедение.-М.:Металлургия, 1991.- 207 с.
- Atsumi N., Yoshioka К., Yamasaki Т., Ogino Y. // Funtai oyobi Funmatsu Yakin (J.Japan.Soc.Powd. and Powd.Metall.)1993.-V.40, No3.- P.261.- 131
- А.В.Курдюмов, А. Н. Пилянкевич. Фазовые переходы в углероде и нитриде бора.- Киев: «Наукова думка», 1979.
- Сверхтвердые материалы / Под ред. И. Н. Францевича.- Киев: «Наукова думка», 1980.
- Wade Т., Park J., Garza E.G. et al. // J. Amer. Chem. Soc.-1992.- V. 114. № 24. — P. 9457.
- Т.Н.Миллер, В. Н. Троицкий. / Состояние и перспективы развития плазмохимического синтеза в высокодисперсном состоянии // Фи-зикохимия ультрадисперсных систем. Тез. докл. 2-й Всесоюзной конференции, Юрмала.- 1989.- с. 16.
- Миллер Т.Н.// Нитриды методы получения, свойства и области применения нитридов.- Рига, 1984.- Т.1.- С. 8.
- Гусев А.И. Физическая химия нестехиометрических тугоплавких соединений.- М.: «Наука».- 1991.
- С.Н.Лобзов, У. А. Циелен, Н. В. Петров, Ф. Ф. Ваккер. / Оптимизация технологии плазмохимического синтеза нитридокремниевых порошков // Физикохимия ультрадисперсных систем. Тез. докл. 2-й Всесоюзной конференции, Юрмала.- 1989.- с. 242.
- Л.И.Красовская. / Теоретическое исследование стадии испарениятитана, алюминия, кремния при плазмохимическом синтезе нитридов // Там же, с. 32.
- Бурцев В.А., Калинин Н. В., Лучинский A.B. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках.-М.: Энергоатомиздат, 1990.- 288 с.- 132
- Bennett F.D. High-temperature Exploding Wires//Progress in High-temperature Physics and Chemistry. N.Y.: Pergamon Press, 1968, Vol.2, P. 1−63.
- Колгатин C.H., Лев М.Л., Перегуд Б. П., Степанов A.M., Федорова Т. А., Фурман А. С., Хачатурьянц А. В. Разрушение медных проводников при протекании по ним тока плотностью большей 1О7А/см2 //ЖТФ, 1989, т.59, № 9, С. 123−133.
- Столович Н.Н. Электровзрывные преобразователи энергии.-Минск: Наука и техника, 1983.- 152 с.
- Лернер М.И. Управление процессом образования высокодисперсных частиц в условиях электрического взрыва проводников: дисс. на соиск уч. степ. канд. техн. наук: 05.14.12/ ТЛИ.- Томск, 1988.- 153 с.
- Jiang W., Yatsui К. / Synthesis of Nanosize Powders by Pulsed Wire Discharge // 11th IEEE Inter. Pulsed Power Conference, Baltimore, USA.- 1997.- pp.214−219.
- В.Я.Буланов, Л. И. Кватер, Т. В. Досталь и др. Диагностика металлических порошков. М.: Наука, 1983, 278 с.
- Проскуровская Л.Т. Физико-химические свойства электровзрывных ультрадисперсных порошков алюминия // Автореферат дис. к.х.н. Томск, 1992. — 19 с.
- Андриевский Р.А. и др. // Неорганические материалы, 29, 1641(1993).
- Петров Ю.И. Физика малых частиц.- М.: Наука, 1982, 359 с.
- Проскуровская Л.Т., Ильин А. П. Сорбированный и химически связанный кислород в УДП алюминия. Физико-химия ультрадисперсных порошков (Часть 1): Межвуз.сб.научн.тр.- Томск: НИИ высоких напряжений при ТПИ, 1990, с. 88.
- Торобов В.И., Троицкий В. Н., Зуев А. П. и др. /Состояние кислорода в высокодисперсных порошках нитрида титана // Порошковая металлургия.- 1981.- № 9.- с.6−9.
- Валескалне М.А., Домбровская В. Е., Миллер Т. Н., Черал М.-Изв. АН СССР. Неорг. материал.- 1979.- № 15.
- Непийко С.А. Физические свойства малых металлических частиц.-Киев: Наук, думка, 1985.- 246 с.
- Лариков Л.Н. // Металлофизика и новейшие технологии.- 1995.Т. 17, № 9.- С.З.
- Кузенкова М.А., Кислый П. С., Макаренко Г. Н. и др. / Спекание нитрида алюминия, синтезированного в низкотемпературной плазме // Порошковая металлургия.- 1978.- № 4.- с. 25−29.
- Andrievski R.A., Kalinnikov G.V., Potafeev A.F. et al. // Na-nostruct. Mater.- 1995.- V.6,No.1−4.- P.353.- 134
- Андриевский P.A., Вихрев А. Н., Ноздрин A.A.' и др. // ФММ.-1996.- No.l.- С. 137.
- Ивенсен В.А. Феноменология спекания и некоторые вопросы теории.- М.: Металлургия, 1985. 247 с.
- Морохов И.Д., Трусов Л. И., Лаповок В. Н. Физические явления в ультрадисперсных средах.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 224 с.
- Об энергии малых металлических, частиц / Н. С. Лидоренко, С. П. Чижик, Н. Г. Гладких и др. // Докл. АН СССР.- 1983.- Т.1.-С.1116−1119.
- Е.А. Жураковский, Я. В. Зауличный, B.C. Нешпор и др. / Особенности электронного строения ультрадисперсных порошков кубического нитрида бора // Порошковая металлургия.- 1991.- № 1,-с.72−76.
- Свиридов В.В. Фотохимия и радиационная химия твердых неорганических веществ. Ч.1.- Минск, 1964.
- Морохов И.Д., Петинов В. И., Трусов Л.И, Петрунин В. Ф. / Структура и свойства малых металлических частиц // Успехи физических наук.-1981.- 133, вып.4.- с.653−692.
- Новиков В.И., Трусов Л. И., Лаповок В. И. и др. / Особенности процессов переноса массы при спекании ультрадисперсных порошков // Порошковая металлургия.- 1983.- № 7.- с.39−46.
- Новиков В.И., Трусов Л. И., Лаповок В. И. и др. / Рекристалли-зационный механизм спекания ультрадисперсных порошков // Порошковая металлургия.- 1984.- № 5.- с.28−34.
- Новиков В.И., Трусов Л. И., Лаповок В. И. и др. / Особенностидеформации ультрадисперсных порошковых материалов // Порошковая металлургия.- 1985.- № 9.
- Кузенкова М.А., Курдюмов A.B., Макаренко Г.Н: и др. / Структурные изменения при спекании ультрадисперсных порошков нит- 135 рида алюминия /7 Порошковая металлургия.- 1981.- № 10.-с. 35−40.
- Ковба Л. М, Трунов В. К. Рентгенофазовый анализ. М.: йз-во МГУ, 1976, 232 с.
- Рентгенография. Спецпрактикум / Авдюхина В. М., Батсусь Д., Зубенко В. В. и др. Под общ. ред. A.A. Кацнельсона.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986.- 240 с.
- Уэндландт. Термические методы анализа.- М.: Мир, 1978.- 526 с.
- Шестак Я. Теория термического анализа. Физико-химические свойства неорганических веществ.- М.: Мир, 1987, 456 с.
- Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений. Изд. 2-е доп. М.: химия.- 1975.- 224 с.
- Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 306 с.
- Физическое металловедение / Под ред. Кана Р. У., Хаазена П.-3-е изд.- Т.1. Атомное строение металлов и сплавов: Пер. с англ.- М.: Металлургия.- 1987.- 640 с.
- Похил П.Ф., Мальцев В. М., Зайцев В. М. Методы исследования процессов горения и детонации.- М.: изд-во «Наука», 1969, 301 с.
- Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ: Справ, рук-во.- М.: «Наука».- 1976.- 326 с.
- Мальцев В.М., Мальцев М. И., Кашпоров Л. Я. Основные характеристики горения.- М.: «Химия».- 1977.- 320 с.- 136
- Мартыненко В.M., Боровинская И.П.- В кн.: Процессы горения в химической технологии и металлургии.- Черноголовка.- 1975.-С.127−131.
- Боборыкин В.М., Гремячкин В. М., Истратов А. Г. и др. / Физика горения и взрыва.- 1983.- 19, 3 с. 22.
- Ильин А.П., Проскуровская Л. Т. / Окисление алюминия в ультрадисперсном состоянии на воздухе // Порошковая металлургия.-1990.- № 9.- с.32−35.
- Tsuchida T., Hasegawa T., Inagaki M. / Self-Combustion Reactions Induced by Mechanical Activation: Formation of Aliminium Nitride from Aluminium-Graphite Powder Mixture // J.Am.Ce-ram.Soc.- 1994, 771 121.- p. 3227−3231.
- Ильин A.П., Ан B.B., Верещагин В. И., Яблуновский Г. В. / Получение нитридсодержащей шихты при окислении порошкообразного алюминия на воздухе // Стекло и керамика.- 1998.- № 3.-с.24−25.
- Ляшко А.П., Савельев Г. Г., Тихонов Д. В. / Морфология, фазовый состав и окисление порошков, полученных электрическим взрывом латунных проволочек // Физика и химия обработки материалов.-1992.- № 6, — с. 127−130.
- Мукасьян А.О., Степанов В. В. и др. / О механизме структурооб-разования нитрида кремния при горении кремния в азоте // Физика горения и взрыва.- 1990.- №l.~ с.45−52.
- Гиваргизов Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара.- М.: Наука, 1977.
- Аммер С.А., Постников B.C. Нитевидные кристаллы.- Воронеж, 1974.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справоч. изд. в 4-х т. / Гурвич Л. В., Вейц В. А. и др.- 3-е изд.- T. III- 1−3?
- Кн. i М.: Наука, 1981.- 472 с.
- Самсонов Г. В. и др. Физико-химические свойства окислов. Справочник.- М.: Металлургия, 1969.- 456 с.
- Локенбах А.К., Запорина H.A. и др. / Влияние условий нагрева на агломерацию порошкообразного алюминия в атмосфере воздуха /7 Физика горения и взрыва.- 1985.-№l.- с.73−82.
- Шевченко В.Г., Булатов М. А., Кононенко В. И. и др. Влияние свойств поверхностного слоя оксида на окисление порошков алюминия // Порошковая металлургия.- 1988.- № 2.- с. 1−5.
- Петров Ю.И., Бибилашвили Р. Ш. О выделении газообразных продуктов при окислении алюминия и структурных превращениях его окисной оболочки // Журн. физ. химии.- 1964.- № 11.-с.2614−2625.
- Физическая химия: Учеб. пособие для хим.-тех. спец. вузов / Годнев И. Н., Краснов К. С., Воробьев Н. К. и др.- М.: Высш. школа, 1982.- 687 с.
- Шевченко В.Г., Кононенко В. И., Латош й.Н. и др. /Влияние размерного фактора и легирования на процесс окисления алюминиевых порошков // Физика горения и взрыва.- 1994.- № 5.-с.68−71.
- Шевченко В.Г., Кононенко B.I., Булатов М. А. и др. / 0 механизме окисления порошкообразных металлов в процессе их нагревания на воздухе // Физика горения и взрыва.- 1998.- № 1.-с.45−49.
- Мержанов А.Г., Боровинская И. П., Володин Ю. Е. /О механизме горения пористых металлических образцов в азоте // ДАН СССР.-1972.- Т.206.- No4
- Карапетьянц М.Х., Карапетьянц М. Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ.- М.: «Химия», 1968.- 472 с. 1. Т'-'С
- Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси НПА/АСД-1 = 40/60% мае.- 140 1. Т°Сх, с
- Рис.П.1.2. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси НПА/АСД-1 = 50/50% мае.1411. О 60 120 т 240 300х, с
- Рис.П.1.3. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси НПА/АСД-1 = 60/40% мае. т°с 2000 |1 500 100 050 000 60 120 180 240 3001. С, с
- Рис.П.1.4. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси НПА/АСД-1 = 70/30% мае.- 143
- Рис.П.1.5. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси НПА/АСД-1 = 80/20% мае.- 144 т°с
- Рис.ПЛ.6. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси НПА/АСД-1 = 90/10% мае.1. Рис.П.Е.З.
- П.£.4. Дериватограмма продуктов горения на воздухе смеси НПА/АСД-1=80/20: а температурная кривая- б -кривая ДТА.- 149
- Рис.П.2.5. Дериватограмма продуктов горения на вовдухе смеси НПА/АСД-1=90/10: а температурная кривая- б -кривая ДТА.- 15и
- Рис.П, 2,6.¦Дериватограмма продуктов горения на воздухе НПА: а температурная кривая- б — кривая ДТА. т°сх. с
- Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси циаль/'НПА = 50/50% мае.- 152 1. Т°С
- Рис.П.8.2. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси циаль/НПА = 40/60% мае.- 153 1 I
- Рис.П.3.3. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси циаль/НПА = 30/70% мае.- 154 1. ПОП1 ит., с
- Рис.П.3.4. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси циаль/НПА = 20/80% мае.1551. О 60 120 180 240 300г, с
- Рис.П.8.5. Температурная кривая процесса горения на воздухе смеси циаль/НПА = 10/90% мае.- 156
- Рис.П.4.1. Дериватограмма продуктов горения на воБдухе смеси НПА/циаль=50/50: а температурная кривая- б — кривая ТГ, в — кривая ДТГ.
- Рис.П.4.2. Дериватограмма продуктов горения на воздухе смеси НПА/циаль=60/40: а температурная кривая- б — кривая ТГ, в — кривая ДТГ.
- П. 4.3. Дериватограмма продуктов, горения на воздухе смеси НПА/циаяь=70/30: а температурная кривая- б — кривая ДТА, в — кривая ТГ.- 159
- Рис.П.4.4. Дериватограмма продуктов горения на воздухе смеси НПА/циаль=80/20: а температурная кривая- б — кривая ДТА, в — кривая ТГ.- 160
- Рис. П. 4.5. Дериватограмма продуктов горения на воздухе смеси НПА/циаль=90/10: а температурная кривая- б — кривая ДТА, в — кривая ТГ.