CC BY
9ВЕСТН. САМАР. ГОС. ТЕХН. УН-ТА. СЕР. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2016. № 4 (52)
УДК 666.775-798.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРО-И НАНОПОРОШКА НИТРИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ 813^-ТШ В СИСТЕМЕ «ГАЛОГЕНИД КРЕМНИЯ - АЗИД НАТРИЯ -ГАЛОГЕНИД ТИТАНА» ПО АЗИДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СВС*
Л.А. Кондратьева, И.А. Керсон, Г.В. Бичуров, А.П. Амосов
Самарский государственный технический университет Россия, 443100, ул. Молодогвардейская, 244
Рассмотрена возможность получения нитридной композиции Si3N4-TiN из азидных систем (NH4)2SiF-NaN-(NH4)2TiFб, Ш 2SiF6-NaN—
(NH4)2TiF6, (NН4)2SiFб-NaN3-Na2TiF6 с разным соотношением компонентов в исходной шихте по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Установлено, что полученный конечный продукт представляет собой тонкодисперсный (субмикрокристаллический) порошок сферической и равноосной формы со средним размером частиц 150-250 нм. Конечный продукт состоит не только из Si3N4, TiN и Ti2N, в его составе присутствуют побочные продукты: кремний, титан, силицид титана TiSi2 и галоидная соль - гексафтортитанат натрия Na2TiF6. Наличие побочных продуктов связано с тем, что температуры горения исследуемых систем недостаточны для прохождения необходимых химических реакций азотирования и получения нитридной композиции Si3N4-TiN без примесей.
Ключевые слова: нитрид кремния, нитрид титана, нитридная композиция, азид натрия, галогенид, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, тонкодисперсный (субмикрокристаллический) порошок.
В настоящее время уделяется большое внимание технологиям получения нитридов и композиций на их основе. Их номенклатура все больше расширяется при применении их для изготовления изделий, обладающих высокой термостойкостью, твердостью, износостойкостью, эрозионной стойкостью, стойкостью в агрессивных средах, стабильностью физических свойств в широких температурных диапазонах. Традиционные технологии получения (печной способ и плазмохимический синтез) порошков нитридов связаны с большим энегопо-треблением, длительностью синтеза, использованием сложного крупногабарит-
*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки
РФ в рамках базовой части Государственного задания ФГБОУ ВО «Самарский государ-
ственный технический университет» на выполнение НИР (код 1583).
Людмила Александровна Кондратьева (к.т.н., доц.), доцент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы».
Ирина Александровна Керсон, ассистент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы».
Георгий Владимирович Бичуров (д.т.н., проф.), профессор кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы».
Александр Петрович Амосов (д.т.н., проф.), заведующий кафедрой «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы». 130
ного оборудования и не всегда обеспечивают требуемые характеристики продук-
Открытый в 1967 г. российскими учеными А.Г. Мержановым, И.П. Боровин-ской и В.М. Шкиро способ самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) тугоплавких соединений, в том числе нитридов, позволил устранить основные недостатки традиционных технологий. В режиме классического СВС нитриды получают прямым синтезом по реакции «Элемент + азот (газ)». При горении элемента в газообразном азоте в зоне горения достигаются высокие температуры, что приводит к спеканию или расплавлению порошка элемента, а иногда и к диссоциации самого нитрида из-за высоких температур [1, 2]. Кроме этого имеют место фильтрационные затруднения, связанные с подводом внешнего азота в центр образца и препятствующие полному протеканию реакции. В результате конечный продукт может содержать в своем составе свободный непроазотированный исходный элемент, являющийся нежелательной примесью (например Si) [1, 3]. Для решения задачи получения микро- и нанопорошков нитридов перспективно использование одной из разновидностей СВС - азидной технологии СВС (СВС-Аз). Суть азидной технологии СВС состоит в том, что если в процессах СВС использовать не газообразный азот, а твердые азотсодержащие соединения (галогениды), то появляется возможность твердофазного смешивания горючего (азотируемого элемента) и окислителя (азида) до синтеза [3, 4]. В результате получается смесь исходных реагентов, при горении которой резко повышается концентрация реагирующих веществ в зоне синтеза и исчезают фильтрационные затруднения, а это говорит о том, что качество фазового и гранулометрического состава конечного продукта повышается. В конечном продукте отсутствуют побочные нежелательные примеси в виде исходных непроазотированных элементов или промежуточных продуктов реакции [5].
Материалы и методики. В качестве исходного сырья для проведения исследований по синтезу использовались: порошок гексафтортитаната аммония, представляющий собой соль в виде кристаллов (NH4)2TiF6 белого цвета ((NH4)2TiF6 не менее 99,0 мас. %), порошок гексафтортитаната натрия, представляющий собой соль в виде кристаллов Na2TiF6 белого цвета (Na2TiF6 не менее 98,0 мас. %), порошок гексафторсиликата аммония, представляющий собой соль в виде кристаллов (NH4)2SiF6 белого цвета ((NH4)2SiF6 не менее 99,1 мас. %), порошок гексафторсиликата калия, представляющий собой соль в виде бесцветных кристаллов К2SiF6 (К2SiF6 не менее 98,43 мас. %), порошок гексафторсиликата натрия, представляющий собой соль в виде кристаллов Na2SiF6 белого цвета (Na2SiF6 не менее 99,1 мас. %) [5]. Стехиометрические уравнения химических реакций получения нитридной композиции SiзN4-TiN в режиме СВС-Аз в зависимости от соотношения компонентов в исходной шихте выглядят следующим образом:
1.
3Na2SiF6 + 1+ N2^ = SiзN4 -Ш + 24NaF + 21,5^
- увеличение в смеси компонента Na2SiF6:
6Na2SiF6 + + N2^ = 2SiзN4 - ™ + 42NaF + 37,5^
9Na2SiF6 + + N2^ = 3SiзN4 - ™ + 60NaF + 53,5^
12Na2SiF6 + + = 4SiзN4 - ™ + 78NaF + 69,5^
- увеличение в смеси компонента Na2TiF6:
+ + 2шда6 = SiзN4 - 2™ + 30NaF + 27^
+ + 3Ш2^6 = SiзN4 - 3™ + 36NaF + 32,5^
3Na2SiF6 + + 4Na2TiF6 = SiзN4 - 4TiN + 42NaF + 38N2
2.
3(NH4)2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = SiзN4 - ™ + 24NaF + 16Н2 + 37,5N2
- увеличение в смеси компонента (NH4)2SiF6:
6(NH4)2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = 2SiзN4 - TiN + 42NaF + 28Н2 + 58,5N2
9(NH4)2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = 3Si3N4 - TiN + 60NaF + 40Н2 + 93,5N2
12(NH4)2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = 4SiзN4 - TiN + 78NaF + 52Н2 + 116,5N2
- увеличение в смеси компонента (NH4)2TiF6:
3(NH4)2SiF6 + 30NaNз + 2^4)2^6 = SiзN4 - 2TiN + 30NaF + 20Н2 + 47^ з(NH4)2SiF6 + 36NaN3 + з(кн4)да6 = Si3N4 - 3TiN + 36NaF + 24Н2 + 56,5^ з(NH4)2SiF6 + 42NaN3 + 4(Ш4)2Т1Е6 = Si3N4 - 4TiN + 42NaF + 28Н2 + 66^
3.
3Na2SiF6 + 1+ (NH4)2TiF6 = SiзN4 - ™ + 24NaF + 4Н + 25,5N2
- увеличение в смеси компонента Na2SiF6:
6Na2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = 2SiзN4 - TiN + 42NaF + 4Н + 41,5N2
9Na2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = 3SiзN4 - TiN + 60NaF + 4Н + 57,5N2
12Na2SiF6 + + (NH4)2TiF6 = 4SiзN4 - TiN + 78NaF + 4Н + 73,5N2
- увеличение в смеси компонента (NH4)2TiF6:
3Na2SiF6 + 24NaNз + 2(NH4)2TiF6 = SiзN4 - 2TiN + 30NaF + 8H2 + 35N2 3Na2SiF6 + 30NaNз + з(NH4)2TiF6 = SiзN4 - 3TiN + 36NaF + 12H2 + 44,5N2 3Na2SiF6 + 36NaNз + 4(NH4)2TiF6 = SiзN4 - 4TiN + 42NaF + 16H2 + 54N2
4.
3(NH4)2SiF6 + 22NaNз + Na2TiF6 = SiзN4 - TiN + 24NaF + 12H2 + 33,5N2
- увеличение в смеси компонента (NH4)2SiF6:
6(NH4)2SiF6 + 40NaNз + ^^ = 2SiзN4 - TiN + 42NaF + 24H2 + 61,5^ 9(NH4)2SiF6 + 58NaN3 + = 3Si3N4 - TiN + 60NaF + 36H2 + 89,5^
12(NH4)2SiF6 + 76NaN3 + = 4Si3N4 - TiN + 78NaF + 48H2 + 117,5^
- увеличение в смеси компонента Na2TiF6:
3(NH4)2SiF6 + 26NaNз + = SiзN4 - 2^ + 30NaF + 12H2 + 39^
з(NH4)2SiF6 + 30NaNз + з^ТЯ^ = SiзN4 - 3^ + 36NaF + 12H2 + 44,5^ з(NH4)2SiF6 + 34NaNз + = SiзN4 - 4^ + 42NaF + 12H2 + 50^
Синтез нитридной композиции Si3N4-TiN, измерение линейных скоростей и максимальных температур горения проводились в лабораторном реакторе СВС-Аз. Технологические характеристики процесса СВС-Аз: давление азота в реакторе Р = 4 МПа, плотность исходной шихты - насыпная (8 = 0,34), диаметр образца D = 30 мм [4]. Рентгенофазовый анализ и исследование морфологии и размера конечного продукта проводились на специализированном оборудовании - дифрактометре ARL Х'1тА и растровом электронном микроскопе Jeol JSM-6390A.
Результаты
Результаты по синтезу нитридной композиции Si3N4-TiN в зависимости от соотношения компонентов в исходной шихте представлены на рис. 1.
Из представленных на рис. 1, а и 1, б зависимостей видно, что с увеличением содержания Na2SiF6 (от 3 до 12 моль) в смеси Na2SiF6 + NN5 + Na2TiF6 температура горения возрастает с 650 до 1400 °С и при увеличении содержания Na2TiF6 (от 1 до 4 моль) в смеси Na2SiF6 + NN15 + Na2TiF6 температура горения возрастает с 650 до 1250 °С.
Содержание увЧШ)::Т^б, моль —Температура горе кия. Т, °С И Скорость горения, и, см/с
г
Содержание у(МН4)2Т1Рб, моль —Темпгратура горения, Т, °С И Скорость горения, и, см/с
е
<ж
Рис. 1. Зависимость температуры и скорости горения от соотношения компонентов в системах: а - хNa2SiF6-NaN3-Na2TiF6; б - Na2SiF6-NaN3-уNa2TiF6; - х(NH4)2SiF6-NaN3- (Ш4)2Ш6; г - (NH4)2SiF6-NaN3-уCNH4)2TiF6; д - хNa2SiF6-NaNз- (NH4)2TiF6; е - Na2SiF6-NaNз-уCNH4)2TiF6; ж - х(NН4)2SiF6-NaN3-Na2TiF6; з -
в
д
з
в
Скорость горения постоянна - 1,0 см/с, кислотно-щелочной баланс промывной воды (рН) постоянен и равен 8. Из представленных на рис. 1, в зависимостей видно, что с увеличением содержания (NH4)2SiF6 (от 3 до 12 моль) в смеси (NH4)2SiF6 + NN15 + (NH4)2TiF6 скорость и температура горения снижаются с 1200 до 1100 °С и с 0,3 до 0,2 см/с (начиная с 3 до 4 моль (NH4)2SiF6) соответственно, рН постоянен и равен 8. Снижение температуры и скорости горения происходит за счет разложения галоидной соли (NH4)2SiF6 и выделения газообразных продуктов NH3, НF, Н2, N в ходе реакции, которые, проходя между частицами, не позволяют им спекаться.
Из представленных на рис. 1, д и 1 , е зависимостей видно, что с увеличением содержания Na2SiF6 (от 3 до 12 моль) или (NH4)2TiF6 (от 1 до 4 моль) в смеси Na2SiF6 + NN15 + (NH4)2TiF6 скорость и температура горения снижаются с 1200 до 900 °С и с 0,5 до 0,2 см/с соответственно, кислотно-щелочной баланс промывной воды рН = 6-7. Из представленных на рис. 1, ж и 1, з зависимостей видно, что с увеличением содержания (NH4)2SiF6 (от 3 до 12 моль) в смеси (NН4)2SiF6 + NN5 + Na2TiF6 температура горения возрастает с 600 до 1100 °С и при увеличении содержания Na2TiF6 (от 1 до 4 моль) в смеси (NН4)2SiF6 + NN5 + Na2TiF6 температура горения возрастает с 600 до 800 °С. Скорость горения постоянна и равна 1,0 см/с, рН промывной воды также постоянен и равен 8. Из представленных на рис. 1, г зависимостей видно, что с увеличением содержания (NH4)2TiF6 (от 1 до 4 моль) в смеси (NH4)2SiF6 + NN + (NH4)2TiF6 скорость и температура горения растут с 1200 до 1300 °С и с 0,3 до 2,0 см/с соответственно, рН постоянен и равен 8.
Результаты рентгенофазового анализа продуктов горения систем представлены в таблице. Результаты рентгенофазового анализа системы № 1 говорят о том, что с увеличением Na2SiF6 в исходной шихте Na2SiF6 + NN№5 + Na2TiF6 уменьшается количество ТК (с 33 до 23 %) и TiSi2 (с 30 до 11 %) и увеличивается количество элементного Si (с 37 до 66 %). Si3N4 в конечном продукте отсутствует, так как температуры горения (650-1200 °С) недостаточны для образования Si3N4, а при температурах 1300-1400 °С образование Si3N4 затруднено из-за большого количества газообразных продуктов, образующихся в ходе синтеза и приводящих к разрыхлению и газофикации продуктов в зоне реакции. С увеличением Na2TiF6 в исходной шихте Na2SiF6 + NN + Na2TiF6 количество TiN (с 33 до 36 %) и TiSi2 (с 30 до 32 %) практически не изменяется, уменьшается количество кремния (с 37 до 20 %) и образуется нитрид титана ^^ (12 %). Нитрид кремния в конечном продукте отсутствует, так как температуры горения (6501250 °С) недостаточны для образования Si3N4.
Результаты рентгенофазового анализа системы № 2 говорят о том, что с увеличением (NH4)2SiF6 в исходной шихте (NH4)2SiF6 + NaN3 + (NH4)2TiF6 уменьшается количество TiN (с 71 до 47 %) и увеличивается количество элементного кремния (с 29 до 53 %). А с увеличением (NH4)2TiF6 в исходной шихте (NH4)2SiF6 + NN15 + (NH4)2TiF6 уменьшается количество элементного кремния (с 29 до 20 %) и увеличивается количество TiN (с 71 до 80 %). Нитрид кремния в конечном продукте отсутствует, так как температуры горения (1200-1300 °С) недостаточны для образования нитрида кремния.
Результаты рентгенофазового анализа системы № 3 говорят о том, что с увеличением Nа2SiF6 в исходной шихте Nа2SiF6 + NaN3 + (NH4)2TiF6 уменьшается количество TiN (с 48 до 26 %) и увеличивается количество нитрида титана ^^ (с 20 до 26 %), элементного кремния (с 32 до 43 %). А с увеличением (NH4)2TiF6
в исходной шихте Nа2SiF6 + NN13 + (NH4)2TiF6 уменьшается количество кремния (с 32 до 23 %) и нитрида титана ^^ (с 26 до 0 %), но увеличивается количество TiN (с 48 до 77 %). Нитрид кремния в конечном продукте отсутствует, так как температуры горения (900-1200 °С) недостаточны для образования нитрида кремния, а также повышение температуры синтеза ведет к переходу фазы ^^ в фазу ^^ Образование TiN при температурах 900-1200 °С, ниже температур, при которых проводят синтез нитрида титана азотированием в печах, связано с тем, что при разложении галоидной соли (NH4)2TiF6 (~ 150 °С) образуется активный титан без оксидной пленки.
Результаты рентгенофазового анализа системы № 4 говорят о том, что с увеличением (NН4)2SiF6 в исходной шихте (NН4)2SiF6 + + Na2TiF6 уменьшается количество (с 44 до 25 %), элементного кремния (с 42 до 7 %), образуется небольшое количество Si3N4 (от 0 до 7 %) и увеличивается количество элементного титана (с 14 до 29 %) и побочного продукта - галоидной соли Na2TiF6 (с 0 до 22 %). Это связано с тем, что температуры горения (600-1100 °С) недостаточны для образования нитрида титана и нитрида кремния, однако в конечном продукте присутствуют фазы и а^г^Ыф Образование этих фаз происходит за счет протекания химических реакций взаимодействия Si с N и КН3 на атомарном уровне. С увеличением Na2TiF6 в исходной шихте (NН4)2SiF6 + + Na2TiF6 увеличивается количество (с 44 до 80 %),
но уменьшается количество элементного Si (с 42 до 10 %) и ^ (с 14 до 10 %). Нитрид кремния в конечном продукте отсутствует, так как температуры горения (600-800 °С) недостаточны для образования нитрида кремния, а также нитрида титана, однако в конечном продукте присутствует ^^ который образуется из атомарного титана, образовавшегося при разложении в зоне горения исходного компонента - галоидной соли Na2TiF6 (~ 600 °С).
Результаты рентгенофазового анализа продуктов горения систем СВС-Аз
Количество галоидных солей (х и у) в системе, моль Рентгенофазовый анализ, %
Система № 1 хШ^^-Ш^-уШ^^
хNa2SiF6 = 3 у№2СТ6 = 1 TiN = 33; = 30; Si = 37; Ti2N = 0
хNa2SiF6 = 9 у№2СТ6 = 1 т = 23; TiSi2 = 11; Si = 66; = 0
хNa2SiF6 = 3 у№2СТ6 = 3 TiN = 36; = 32; Si = 20; = 12
Система № 2 х(NH4)2SiF6-NaNз-у(NH4)2TiF6
х(ЫН4^^6 = 3 У(№Н4)2та6 = 3 т = 71; Si = 29
х(ЫН4^1Е6 = 9, y(NH4)2TiF6 = 3 т = 47; Si = 53
х(ЫН4^1Е6 = 3, y(NH4)2TiF6 = 3 т = 80; Si = 20
Система № 3 хNа2SiF6-NaNз-у(NH4)2TiF6
хNа2SiF6 = 3, у(NH4)2TiF6 = 1 TiN = 60; Si = 40
хNа2SiF6 = 9, У(NH4)2TiF6 = 1 TiN = 53; Si = 47
хNа2SiF6 = 3 У(NH4)2TiF6 = 3 т = 77; Si = 23
Система № 4 х(NН4)2SiF6-NaN3-уNa2TiF6
х(NН4)2SiF6 = 3 УNa2TiF6 = 1 т = 44; a-Si3N4 = 0; Si = 42; П = 14; Na2TiF6 = 0
х(NН4)2SiF6 = 9 уNa2TiF6 = 1 т = 25; a-Si3N4 = 7; ^ = 7; П = 39; Na2TiF6 = 22
х(NН4)2SiF6 = 3, уNa2TiF6 = 3 т = 80; a-SiзN4 = 0; Si = 10; П = 10; Na2TiF6 = 0
х№281Е6 = 3 моль; у№2Т1Р6 = 1 моль
XNа2SlF6 = 9 моль; у№2Т1-6 = 1 моль а
хNа2S1F6 = 3 М°ль;
у№2ТО6 = 3 моль
Рис. 2. Морфология частиц конечного продукта, синтезированного в системах: а - хNa2S1F6-NaN3-уNa2T1F6; б - х(NH4)2S1F6-NaN3-у(NH4)2T1F6; в - хNa2SiF6-NaN3-у(NH4)2TiF6; г - х(NН4)2SiF6-NaN3-уNa2TiF6
Морфология частиц конечного продукта при различном соотношении компонентов представлена на рис. 2. Из рис. 2, а видно, что форма частиц конечного продукта, синтезированного в системе хNa2SiF6-NaN3-уNa2TiF6 при хМа2^Р6 = 3 моль и у^тая = 1 моль, имеет сферическую равноосную форму. Средний размер сферических частиц составляет 200-300 нм, а средний размер равноосных частиц - 80-100 нм. На рис. 2, а при хМа2^Р6 = 9 моль и у^тая = 1 моль конечный
продукт имеет сферическую форму и средний размер частиц составляет 200250 нм. На рис. 2, а при хМа28ш6 = 3 моль и у^гтта = 3 моль конечный продукт имеет сферическую форму и средний размер частиц составляет 150-200 нм.
Таким образом, полученный композиционный порошок можно классифицировать как тонкодисперсный (субмикрокристаллический).
Из рис. 2, б видно, что форма частиц конечного продукта, синтезированного в системе х^^^^-Ш^-у^^^^ при х№281Р6 = 3 моль и у(МН4)2ТО6 = 1 моль, имеет игольчатую осколочную форму и средний размер частиц (диаметр частиц и игл) составляет 180-200 нм. На рис. 2, б при хМа28ш6 = 9 моль и у^ш^т-та = 1 моль конечный продукт имеет осколочную форму и средний размер частиц составляет 200-250 нм. На рис. 2, б при хМа28ш6 = 3 моль и у^ш^т-та = 3 моль конечный продукт имеет пластинчатую форму и средний размер частиц (толщина) составляет 200-300 нм.
Таким образом, полученный композиционный порошок можно классифицировать как тонкодисперсный (субмикрокристаллический).
Из рис. 2, в видно, что форма частиц конечного продукта, синтезированного в системе хNa2SiF6-NaN3-у(NH4)2TiF6 при хк^та = 3 моль и у^ш^тм = 1 моль, имеет равноосную осколочную форму и средний размер частиц составляет 150200 нм. На рис. 2, в при х^^^ = 9 моль и у^ш^та = 1 моль конечный продукт имеет равноосную осколочную форму и средний размер частиц составляет 250300 нм. На рис. 2, в при х^^^ = 3 моль и у^ш^та = 3 моль конечный продукт имеет равноосную форму и средний размер частиц составляет 80-130 нм, а также сферическую форму со средним размером частиц 300-500 нм.
Таким образом, полученный композиционный порошок можно классифицировать как тонкодисперсный (субмикрокристаллический).
Из рис. 2, г видно, что форма частиц конечного продукта, синтезированного в системе х(NН4)2SiF6-NaN3-уNa2TiF6 при х(МН4)28ш6 = 3 моль и у^гт-м = 1 моль, имеет равноосную форму и средний размер частиц составляет 190-230 нм.
На рис. 2, г при х(МН4)28ш6 = 9 моль и у^гт-та = 1 моль конечный продукт имеет равноосную форму и средний размер частиц составляет 200-300 нм. На рис. 2, г при х(МН4)28ш6 = 3 моль и у^гтж = 3 моль конечный продукт имеет равноосную осколочную форму и средний размер частиц составляет 100-150 нм.
Таким образом, полученный композиционный порошок можно классифицировать как тонкодисперсный (субмикрокристаллический).
Заключение
Было исследовано влияние соотношения исходных компонентов в системе «галогенид кремния - азид натрия - галогенид титана» на скорость и температуру горения, кислотно-щелочной баланс промывной воды, фазовый и гранулометрический состав конечного продукта. Установлено, что полученный из систем хNa2SlF6-NaNз-уNa2TlF6, х(NH4)2SlF6-NaNз-у(NH4)2TlF6, хNa2SlF6-NaNз-у(NH4)2TiF6, х(NН4)2SlF6-NaN3-уNa2TlF6 при х от 3 до 12 моль и/или у от 1 до 4 моль конечный продукт представляет собой тонкодисперсный (субмикрокристаллический) порошок сферической и равноосной формы. Чистую нитридную композицию, состоящую только из нитрида кремния и нитрида титана, получить не удалось, так как в конечном продукте присутствуют побочные непроазотиро-ванные продукты Si и промежуточные продукты реакций TiSi2, Na2TlF6. Наличие побочных продуктов связано с тем, что температуры горения исследуе-
мых систем недостаточны для прохождения необходимых химических реакций
азотирования и получения чистой нитридной композиции Si3N4-TiN.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособие. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 568 с.
2. Чухломина Л.Н., Максимов Ю.М., Верещагин В.И. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез композиционных нитридсодержащих керамических материалов. - Новосибирск: Наука, 2012. - 260 с.
3. Амосов А.П., Бичуров Г.В. Азидная технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза микро- и нанопорошков нитридов: Монография. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 526 с.
4. Bichurov G. The Use of Halides in SHS Azide Technology // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2000. Vol. 9, No. 2. P. 247-268.
5. Бичуров Г.В., Шиганова Л.А., Титова Ю.В. Азидная технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза микро- и нанопорошков нитридных композиций: Монография. - М.: Машиностроение, 2012. - 519 с.
Статья поступила в редакцию 29 сентября 2016 г.
STUDY THE POSSIBILITY OF OBTAINING MICRO-AND NANOPOWDER NITRIDE COMPOSITION SI3N4-TIN IN SILICON HALIDE - SODIUM AZIDE - TITANIUM HALIDE SYSTEM BY SHS AZIDE TECHNOLOGY
L.A. Kondratieva, I.A. Kerson, G. V. Bichurov, A.P. Amosov
Samara State Technical University
244, Molodogvardeyskaya str., Samara, 443100, Russian Federation
The possibility of obtaining a nitride of the composition Si3N4-TiN of asigny systems Na2SiF6-NaN3-Na2TiF6, (NH4)2SiF6-NaN-(NH4)2TiF6, Na2SiF6-NaN3-(NH4)2TiF6, (NH4)2SiF6-NaN3-Na2TiF6 with different ratio of components in the starting material by technology of self-propagating high-temperature synthesis. It is established that the final product obtained is a fine (submicrocrystalline) powder of spherical and equiaxed shape with average particle size of 150-250 nm. The final product consists not only of Si3N4, TiN and Ti2N, but it includes by-products: silicon, titanium, titanium silicide TiSi2 and halide salt - hexaferrite sodium Na2TiF& The presence of side products is due to the fact that the combustion temperature of the systems studied are not sufficient to undergo the necessary chemical reactions nitriding and obtain the nitride of the composition Si3N4-TiN without impurities.
Keywords: silicon nitride, titanium nitride, nitride composition, sodium azide, halide, self-propagating high-temperature synthesis, fine (submicrocrystalline) powder.
Lydmila A. Kondratieva (Ph.D. (Techn.)), Associate Professor. Irina A. Kerson, Assistant.
Georgy V. Bichurov (Dr. Sci. (Techn.)), Professor. Alexander P. Amosov (Dr. Sci. (Techn.)), Professor.
