ПОЛУЧЕНИЕ ZrB2 и HfB2\RECEIVING ZrB2 and HfB2

Дешевый хостинг

Получение ZrB2

Цирконий-бор можно получить только методами порошковой металлургии, в работе [4] рассмотрено получение с помощью СВС метода или синтеза сжиганием. Синтез сжиганием основан на распространении волны горения в реакционной системе без подвода тепла извне. Образование соединений происходит в режиме горения и характеризуется наличием узкой, перемещающейся по смеси от места локального инициирования реакции путём передачи тепла от нагретых слоёв к холодным. Процесс обладает рядом достоинств: простой, очень быстрый и позволяет достигать высоких температур реакции [5]. В работе [4] экспериментально исследовались закономерности горения смесей порошков циркония с бором в среде инертного газа, а также изучено влияние параметров процесса на формирование конечных, целевых продуктов реакции. В процессе эксперимента оказалось, что вес образца после горения уменьшается примерно на 1%. Было высказано предположение, что потери в весе связаны с улетучиванием в процессе горения небольших количеств примесей, в основном борного ангидрида B2O3, который всегда содержится в аморфном боре. Действительно, замена аморфного бора на кристаллический, практически не содержащий борного ангидрида, позволила снизить потери в весе на образцах Zr+2B до 0,5%. Такая замена также привела к удлинению образца примерно в 2 раза. Этот эффект мог быть устранён повышением давления до 70 атм. или понижением температуры горения путём разбавления исходной смеси инертной добавкой. Можно считать, что горение системы цирконий-бор протекало по механизму «безгазового», т. к. наблюдались: независимость скорости горения от давления инертного газа, малые значения упругостей паров при температуре горения, а также незначительные потери весе, которые можно отнести за счёт испарения посторонних примесей. В результате изучения зависимости скорости горения от диаметра образца, было получено, что при относительной плотности образца равной 0,6 скорость горения этой системы возрастает с увеличением диаметра образца, достигая области насыщения (адиабатический режим). Отношение предельной скорости горения к скорости горения, соответствующей адиабатического режиму, равно 0,65.

Получение HfB2

В книге [6] рассматривается синтез сжиганием для гафния-бора. Объектами горения являются прессованные цилиндрические образцы из смесей гафния и бора диаметром 0,5 – 2 см и высотой до 2 см. Размер частиц гафния меньше 50 мкм и бора около 0,1 мкм, чистота исходных гафния и бора соответственно 99% и 98. Горение такой системы происходит быстро – время синтеза борида не превышает нескольких секунд. Плотность смеси, соотношение исходных компонентов, размеры частиц металла и бора влияют на процесс горения и состав получаемых продуктов. Чтобы избежать некоторых эффектов, например уменьшение веса образца в смесь добавлялся разбавитель. В качестве разбавителя используется готовые бориды. Полученные синтезом сжиганием бориды обладают хорошо сформированными структурами, периоды решеток согласуются с табличными данными.

В работе [4] гафний-бор также получался синтезом сжигания. У гафния-бора, как и у циркония-бора наблюдалась заметная потеря в весе – 0,82-0,85%. Решение для устранения этого эффекта – замена аморфного бор на бор кристаллический одновременно с повышением давлением аргона (давления среды в которой проводились эксперименты) до 70 атм или понижением температуры горения. Изучалась зависимость скорости горения и состава продукта реакции от количества инертного разбавителя — конечного продукта. Так с увеличением содержания разбавителя в исходной смеси скорость горения падает. Химический анализ продуктов горения показал, что снижение температуры горения вследствие разбавления не влияет существенно на содержание свободного бора в продукте.

После того как материал, был получен СВС методом, он (материал) размалывается и засыпается в активационную мельницу. В мельнице материал активируется, затем его прессуют и получают уже готовое изделие (деталь). Этот процесс называется активированное спекание порошков [6].

Спекание – это молекулярный процесс, скорость приращения массы интерметаллида в котором зависит от температуры, что может быть выражено уравнением Аррениуса:

где  – константа с размерностью скорости, – энергия активации процесса.

Активированное спекание – это процесс уплотнения, при котором реализуется максимум дефектов структуры порошков и увеличение межчастичных контактов. Этот процесс может характеризоваться степенью активации. В процессе спекания активность порошков может быть реализована по-разному с точки зрения основных результатов – уплотнения или роста межчастичных контактов. Например, при очень медленном нагревании структура порошков релаксирует при сравнительно низких температурах в результате аннигиляции близлежащих дефектов. В этих условиях прессовка имеет малую усадку, даже при использовании порошка высокой степени активности. При быстром нагревании прессовок дефекты, обеспечивающие активное уплотнение, сохраняются до более высоких температур. Экспериментально это подтверждается тем фактом, что каждой скорости нагревания соответствует определённая температура Tmax, при этой температуре наблюдается максимальный уровень уплотнения. Эта температура тем выше, чем больше скорость нагревания

Так при нагревании прессовок из порошка диборида циркония с величиной частиц 10 – 20 мкм со скоростями нагревания 100 и 2000 в минуту Tmax повышается до 21000 С и 22400 С соответственно.

Другим методом получения боридов является ударный синтез.

Ударный синтез – новый шаг в технологиях порошковой металлургии, сулящий большие перспективы, так как при ударном сжатии порошков развиваются очень большие давления за короткое время и тем самым обеспечиваются как уплотнение, так и требуемая физико-химическая активация порошков. Ударно-волновое воздействие фактически объединяет три технологических процесса: механическую активацию, уплотнение и спекание, что имеет большое значение для формирования трудно обрабатываемых порошковых материалов. Особенно важна в этом методе его экономичность и возможность получения большого количества борида.

RECEIVING ZrB2 and HfB2

Preparation of ZrB2

Zirconium boron can be obtained only by methods of powder metallurgy, in work [4], the preparation by means of the SHS method or synthesis by burning is considered. Combustion synthesis is based on the propagation of a combustion wave in a reaction system without heat input from outside. The formation of compounds takes place in the combustion regime and is characterized by the presence of a narrow, mixing mixture moving from the place of local initiation of the reaction by transferring heat from the heated layers to the cold ones. The process has a number of advantages: simple, very fast and allows achieving high reaction temperatures [5]. In [4], the regularities of combustion of mixtures of zirconium powders with boron in an inert gas medium were experimentally studied, and the effect of process parameters on the formation of final, target reaction products was studied. In the course of the experiment it turned out that the weight of the sample after burning decreases by approximately 1%. It was suggested that weight loss is associated with the volatilization of small quantities of impurities, mainly boric anhydride B2O3, which is always present in amorphous boron during combustion. Indeed, the replacement of amorphous boron by a crystalline, practically free of boric anhydride, allowed to reduce weight loss on Zr + 2B samples to 0.5%. Such a replacement also led to an extension of the sample by about a factor of 2. This effect could be eliminated by increasing the pressure to 70 atm. Or by lowering the combustion temperature by diluting the initial mixture with an inert additive. It can be assumed that the combustion of the zirconium-boron system proceeded by the «gas-free» mechanism, since the independence of the burning rate from the pressure of the inert gas, the small values ​​of the vapor pressure at the combustion temperature, as well as the minor weight loss, which can be attributed to evaporation Foreign impurities. As a result of studying the dependence of the burning rate on the diameter of the sample, it was found that at a relative density of the sample equal to 0.6, the combustion rate of this system increases with increasing sample diameter, reaching the saturation region (adiabatic regime). The ratio of the limiting burning rate to the burning rate corresponding to the adiabatic regime is 0.65.

Preparation of HfB2

In the book [6] combustion synthesis for hafnium boron is considered. The objects of combustion are pressed cylindrical samples of mixtures of hafnium and boron with a diameter of 0.5-2 cm and a height of up to 2 cm. The particle size of hafnium is less than 50 μm and boron is about 0.1 μm, the purity of initial hafnium and boron is 99% and 98% respectively. Such a system occurs quickly — the time of boride synthesis does not exceed several seconds. The density of the mixture, the ratio of the initial components, and the dimensions of the metal and boron particles affect the combustion process and the composition of the products obtained. To avoid some effects, for example, reducing the weight of the sample, a diluent was added to the mixture. Ready-made borides are used as a diluent. The borides obtained by combustion synthesis have well-formed structures, the lattice periods are consistent with the tabulated data.

In [4], hafnium boron was also obtained by the synthesis of combustion. In hafnium boron, as in zirconium-boron, there was a noticeable loss in weight — 0.82-0.85%. The solution to eliminate this effect is the replacement of amorphous boron by boron crystal simultaneously with an increase in argon pressure (the pressure of the medium in which the experiments were performed) to 70 atm or a decrease in the combustion temperature. The dependence of the combustion rate and the composition of the reaction product on the amount of the inert diluent, the final product, was studied. Thus, as the diluent content in the initial mixture increases, the burning rate decreases. Chemical analysis of combustion products showed that a decrease in the combustion temperature due to dilution does not significantly affect the content of free boron in the product.

After the material was obtained by the SHS method, it is ground and poured into the activation mill. In a mill, the material is activated, then it is pressed and a finished product (part) is obtained. This process is called activated sintering of powders [6].

Sintering is a molecular process, the rate of increment of the intermetallic mass in which depends on temperature, which can be expressed by the Arrhenius equation:

Where is a constant with the dimensionality of the velocity, is the activation energy of the process.

Activated sintering is the process of compaction, in which a maximum of defects in the structure of the powders and an increase in interparticle contacts are realized. This process can be characterized by the degree of activation. In the sintering process, the activity of the powders can be realized in different ways from the point of view of the main results — compaction or growth of interparticle contacts. For example, with very slow heating, the structure of the powders relaxes at relatively low temperatures as a result of annihilation of nearby defects. In these conditions, the compact has a small shrinkage, even when using a powder with a high degree of activity. With rapid heating of compacts, the defects ensuring active compaction are retained to higher TTemperatures. Experimentally this is confirmed by the fact that each heating rate corresponds to a certain temperature Tmax, at this temperature the maximum level of compaction is observed. This temperature increases with increasing heating rate. When heating compacts from zirconium diboride powder with a particle size of 10-20 μm with heating rates of 100 and 2000 per minute, Tmax rises to 21,000 ° C and 22,400 ° C, respectively. Another method of producing borides is impact synthesis. Synthesis is a new step in the technologies of powder metallurgy, which promises great prospects, since with shock compression of powders very large pressures develop in a short time, and thus both compaction and the required physico-chemical activation of powders are provided. Shock-wave action actually combines three technological processes: mechanical activation, compaction and sintering, which is of great importance for the formation of difficult to handle powder materials. Especially important in this method is its economy and the possibility of obtaining a large amount of boride.

Дешевый хостинг
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Комментариев: 1
  1. SailipTab

    Эти запросы наиболее актуальны, раскройте шире тему, спасибо.

    технологическая инструкция по окраске порошковыми красками
    госты для цеха порошковой окраски
    cbcntvf pre painting prep gjhjirjdfz rhfcrf
    подвесы для покраски крючков
    одвесы для порошковой покраски все виды
    перегрев порошковой краски при отверждении
    можна наносить парошковую краску кисточку
    порошковая окраска с эфектом металлик
    респиратор для маляра порошковой окраски в пензе
    профиль под дерево технология покрамки
    техника безопасности здоровья при покраске порошковой краской
    порошковая краска история возникновения
    материал крючков для порошковой покраски
    как определить порошковую краску

    крючки для порошковой окраски

    крючки подвесы для покраски

    размер ячейки сита для порошковой покраски в gema

    можно ли работать с горячими деталями после порошковой окраски?

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: