Получение титаносодержащих МАХ-фаз в режиме СВС Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ПОЛУЧЕНИЕ ТИТАНОСОДЕРЖАЩИХ МАХ-ФАЗ В РЕЖИМЕ

СВС

Минеханова А. Ф. магистрант, Титова Ю.В.

Самарский государственный технический университет, Самара,

minekhanovaaf@mail. т

DOI: 10.24411/9999-004A-2019-10015

Создание новых материалов и технологий их производства является одной из важных научных и прикладных задач физического материаловедения. При разработке таких материалов особый интерес представляют материалы нового класса - МАХ-фазы. Отличительная особенность этих материалов заключается в строении гексагональных кристаллических решёток, которое обусловливает уникальное сочетание в таких материалах свойств металла и керамики [1-3].

В данной работе исследована возможность использования относительно простой ресурсосберегающей технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения титаносодержащей МАХ-фазы в системе ^-А1-К-С.

Работа выполнялась в два этапа. На первом этапе с помощью технологии СВС с применением твердого азотирующего вещества - азида натрия синтезировали порошок состава (АШ+5%№3ЛШ6), состоящий из волокон АШ диаметром 100-300 нм и длиной до 3 мкм с примесью 5 % криолита. Данный порошок был получен при горении смеси «20А1+(КН4)3ЛШ6+6КаК3». Результаты микроструктурного анализа продуктов горения, полученные с помощью растрового электронного микроскопа JSM-6390A, представлены на рисунке 1.

4

щ\ л

жиЭД

У*С

ЗОкУ,' Х10,000 1рт

Рис. 1. Морфология частиц продуктов горения смеси СВС-Аз «20А1+(КН4)зАШб+6КаКз».

55

Затем для получения МАХ-фазы системы «Т-А1-^С» синтезированный порошок AlN+5%Na3AlF6 вводили в шихту, традиционно используемую для получения наиболее изученной МАХ-фазы - Ti3AlC2. Уравнение получения МАХ-фазы системы «Т-А1-С» состава Т^А1С2 выглядит следующим образом: 3Т + Л1 + 2C = TiзAlC2 (1)

Эксперименты проводились на образцах массой 20 г. Исходная смесь (12,96 г Т + 4,87 г Л1 + 2,17 г С) для получения МАХ-фазы состава ТСзА1С2 и смесь, в которой 20 % углерода было заменено на порошок нитрида алюминия марки СВС-Аз с примесью 5 % криолита (12,96 г Т + 4,87 г А1 + 1,74 г С + 0,43 г (АШ+5%№3А№6)) были спрессованы в брикеты диаметром 40 мм до относительной плотности 0,4. Полученные брикеты сжигались на воздухе. На рисунке 2 представлены поверхности излома образцов, полученных в результате двух экспериментов.

а) б)

Рис. 2. Фотографии поверхности излома образцов без замены (а) и с заменой 20 % углерода на порошок (АШ+5%№зАШб) (б).

Из рисунка 2 видно, что образцы, имевшие изначально одинаковые геометрические размеры, стали отличаться по высоте. Образец, в котором 20 % было заменено на порошок (АШ+5%№3АШ6) имеет более мелкую и менее пористую структуру. На рисунке 3 представлены результаты микроструктурного анализа указанных образцов.

а) б)

Рис. 3. Фотографии микроструктуры образцов без замены (а) и с заменой 20 % углерода на порошок (АШ+5%№зАШб) (б).

Из рисунка 3 видно, что оба образца имеют типичную для МАХ-фаз микроструктуру в виде хаотично направленных пакетов пластин. Толщины

56

пластин, синтезированных МАХ-фаз также соизмеримы, размер пор у образца без добавления порошка (AlN+5%Na3AlF6) больше.

Список литературы:

1. Сметкин А.А., Майорова Ю.К. Свойства материалов на основе MAX-фаз // Вестник ПНИПУ, 2015. - T. 17, № 4. - С. 120-138.

2. Радишевский В.Л., Лепакова О.К., Афанасьев Н.И. Синтез, структура и свойства МАХ-фаз Ti3SiC2 и №>2AlC // Вестник ТГУ, 2015. - № 1. - С. 33-38.

3. Колесников С.И. Определение оптимальных условий синтеза в тройной системе Ti-Al-N для получения продуктов, содержащих наибольшее количество MAX-фаз // Башкирский химический журнал, 2012. -№ 4. - С. 162-165.