КИНЕТИКА РОСТА КОЛИЧЕСТВА ФАЗЫ Cr2Ta В ХОДЕ ГИДРИДНОКАЛЬЦИЕВОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ Cr2O3 И Ta2O5 Текст научной статьи по специальности «Физика»

КИНЕТИКА РОСТА КОЛИЧЕСТВА ФАЗЫ CnTa В ХОДЕ ГИДРИДНО-КАЛЬЦИЕВОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ CnOs И TaiOs Гурьянов А.М.,1'2 Касимцев А.В.,1'2 Володько С.С.2, Юдин С.Н.2

1 Тульский государственный университет (ТулГУ), г. Тула, Россия, 2 ООО «Метсинтез, г. Тула, Россия, E-mail: [email protected]

Целью данной работы являлось определение особенностей кинетики роста количества тугоплавкой фазы Cr2Ta во время гидридно-кальциевого восстановления оксидов С^3 и Ta2O5 при температурах 1050 °С и 1200 °С.

В данной работе представлены результаты получения соединения Cr2Ta металлотермическим синтезом при температурах восстановления 1050 °С и1200 °С.

Реакцию получения Cr2Ta гидридно-кальциевым восстановлением оксидов Cr2Oз и Ta2O5 можно представить в следующем виде:

2Cr2Oз + Ta2O5+11СаН2 ^ 2Сг2Та + 11СаО + 11ШТ. (1)

В действительности реакция (1) является суммой нескольких превращений: разложение гидрида кальция на Са и Н2 (Т > 345 °С) ^ плавление Са (TmCa > 800 °С; примеси снижают Тпл Са) ^ восстановление оксидов до чистых металлов Сг и Та ^ взаимодействие восстановленных металлов с формированием интерметаллида (2Сг + Та ^ Сг2Та) по механизму взаимной диффузии в твердой фазе.

Для того, чтобы определить кинетику роста фазы Cr2Ta были проведены режимы гидридно-кальциевого синтеза при температурах восстановления 1050 °С и 1200 ^ с различным временем выдержки (рис. 1).

100 90

270

б 60 Л

I 50

8 40

i 30 | 20

И

Время синтеза, ч

Рисунок 1 - Кинетика прироста фазы Cr2Ta при температуре восстановления: а) 1050 0C и б) 1200 0C (остальное - сумма всех примесных фаз)

Из рисунка 1, а видно, что с увеличением времени выдержки при 1050 ^ количество фазы Cr2Ta монотонно возрастает от ~15 до ~80 % об. После восстановления при 1200 ^ уже в режиме без выдержки (твосст = 0 мин) формируется около 75 % об. Cr2Ta. Спустя 2 ч восстановления, устанавливается концентрация Cr2Ta в порошке на уровне 80 - 85 % об., которая в последствии больше не изменяется с ростом времени выдержки. Очевидно, что при температуре 1200 ^ длительность изотермической выдержки слабо влияет на количество фазы Cr2Ta в то время, как при температуре 1050 ^ время восстановления оказывает существенное влияние на прирост фазы Cr2Ta (рисунок 1, а).

Исследования показали, что реакция восстановления оксидов активно идет с температуры 1050 °С и заканчивается полностью при температуре 1200 °С с образованием готового порошка Cr2Ta, содержание основной фазы которого не менее 95 % масс. То есть с ростом температуры увеличивается скорость образования фазы Cr2Ta вплоть до 100 %.

Работа выполнена при поддержке проекта РНФ № 24-23-20104 и гранта Комитета Тульской области по науке и инноватике № 10 от 10.04.2024.