Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Карбид титана

При производстве порошков карбида титана возникает ряд интересных проблем. Рассмотрим следующие данные. На фиг. 1 приведена диаграмма состояния системы Ti—С, построенная на основании металлографического анализа и данных Кадоффа и Нилсена по температуре плавления сплавов, приготовленных дуговой плавкой. Эта диаграмма неполная, но лучшая из имеющихся. В системе существует соединение со стехиометрическим составом TiC (температура плавления порядка 3250°). Очевидно, мы имеем дело с материалом, скорость диффузии в котором не может быть высокой, пока температура не достигнет 1500—2000°.

TiC обладает широким интервалом гомогенности. Границы этого интервала еще не известны, но вполне возможно, что он шире 14—20% С при комнатной температуре. TiC имеет структуру, аналогичную структуре NaCl(Bi), и углерод обычно располагается в ней между узлами, образуя раствор внедрения. По мере уменьшения содержания углерода уменьшаются период решетки и твердость.

Фазы TiO и TiN также имеют решетку, аналогичную решетке NaCl(Bi), и изоморфны с TiC. Надежные тройные фазовые диаграммы системы Ti—С—О и Ti—С—N, к сожалению, отсутствуют. Тем не менее вполне очевидно, что как кислород, так и азот при получении TiC будут вызывать большие затруднения. Большинство исследователей сообщает, что трудно приготовить TiC стехиометрического состава. Поскольку атомы кислорода и азота, так же как и атомы углерода, могут внедряться в решетку TiC, Кадофф и Нилсен считают, что невозможно получить TiC, в котором все междоузлия были бы заняты атомами углерода.

Стремясь получить высокочистый TiC, исследователи использовали, как правило, реакцию между ТiO2 и углеродом. Для снижения остаточного содержания свободного углерода и кислорода они совершенствовали условия проведения этой реакции. Например, Давиль рекомендует: 1) использовать углерод, имеющий высокую реактивную способность и хорошую теплопроводность; 2) применять температуру порядка 2200—2300°, чтобы реакции заканчивались достаточно быстро; 3) вводить в шихту достаточно большое количество углерода, чтобы получить карбид по крайней мере с 19% С; это способствует также удалению азота; 4) проводить быстрое охлаждение шихты для уменьшения загрязнения карбида кислородом и азотом из атмосферы; 5) проводить карбидизацию в вакууме. Известны также и другие предложения, например двойная или тройная карбидизация, использование галоидных соединений, введение в шихту AI2O3 для уменьшения избытка углерода, использование в качестве исходного материала чистого титанового порошка, TiN, TiH, TiS2, проведение процесса карбидизации при температуре превращения анатаза в рутил (1000°) и т.п.

Хотя на практике TiC получают обычно за счет взаимодействия между ТiO2 и углеродом, чистота продукта по кислороду и азоту вызывает большие сомнения. Более того, этот продукт обычно сильно загрязнен свободным углеродом. Вероятно, хорошим и дешевым методом будет такой, при котором кислород и азот полностью удаляются из системы до начала карбидизации. По-видимому, лучшие результаты можно получить при выделении карбида из жидкой или газовой фазы. Например, TiC вполне удовлетворительного качества был выделен из расплавленного никеля. Однако совершенно ясно, что необходимо иметь более точные данные о взаимодействии Ti, С, О, N (и Н) при высоких температурах. Трудности, аналогичные наблюдаемым в производстве чистого TiC, могут возникнуть также и при получении других соединений, применяющихся в порошковой металлургии.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика