Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

О 20 40 60 80 100 ^пор-нм Зависимость суммарной поверхности пор от их среднего диаметра для порошков тантала с удельной поверхностью, м2/г: 1 — 24; 2 — 15; 3 — 10; 4 — 6,6 При реализации взаимодействия пентаоксида ниобия с магнием в режиме горения, в отличие от восстановления нагревом смеси Nb2O5-Mg, протекающего в режиме теплового взрыва [8], реакция после её инициирования самопроизвольно распространяется по всему объёму таблетки в спокойном режиме. Параметры горения в зависимости от условий процесса и характеристики конечных продуктов приведены в табл. 2, где ротн— относительная плотность таблетки. Таблица 2 Параметры горения шихты Nb2O5-Mg и характеристики полученных порошков № pотн, % 3 g% NaCl Nb2O5 vr, мм/с гТ, ° С Фазовый состав S, м2/г С о , % С н , % CMg, % 1 45 10 - 6,7 2160 Nb, NbO, Mg3Nb6On 0,54 4,2 Н. о. 0,23 2 50 10 - 5,5 2140 0,58 4,1 Н. о. 0,23 3 55 10 - 5,7 2185 0,50 4,4 Н. о. 0,24 4 50 25 - 5,1 2190 Nb, NbO 0,74 3,0 Н. о. 0,08 5 50 50 - 4,7 1910 Nb, NbH0,95, NbO 1,1 1,8 0,6 0,03 6 50 50 1 3,7 1840 Nb, NbH, NbO 3,8 2,0 0,6 0,10 7 50 50 2 3,1 1585 Nb, NbH, NbO 8,0 > 1,5 0,5 0,30 8 50 75 - 5,0 1770 Nb, NbH0,95, NbO 1,6 1,0 0,7 0,06 Примечание. Н. о. — не обнаружен. В целом закономерности изменения параметров горения системы Nb2O5-wMg аналогичны закономерностям горения смеси Ta2O5-wMg, приведённым в работе [3]. Так, с увеличением избытка магния в шихте температура горения снижается (табл. 2, опыты 2, 5 и 8), при этом скорость горения практически не менялась. При введении в шихту в качестве дополнительного теплового балласта хлорида натрия скорость и температура горения уменьшаются (табл. 2, опыты 5-7), что обусловлено расходом тепла, выделяющегося при реакции, на нагрев и испарение NaCl (температура кипения NaCl 1413 °C [8]). Изменение относительной плотности таблеток (табл. 2, опыты 1-3) влияния на параметры горения практически не оказало. Обращает на себя внимание, что во всех порошках присутствуют оксидные соединения ниобия, что свидетельствует о неполном восстановлении, однако, в отличие от продуктов восстановления в режиме горения пентаоксида тантала, содержащих примерно 30 % танталата Mg4Ta2O9 [3], в данном случае практически не наблюдается образования в качестве вторичного продукта ниобата магния. Исходя из остаточного содержания магния, количество ниобата Mg 3 Nb 6 O 11 в порошках 1-3 (табл. 2) составляет примерно 2,5 %. Количество монооксида ниобия можно оценить, если учесть содержание кислорода, обусловленное присутствием на поверхности ниобия слоя естественного аморфного оксида. Он представляет собой сочетание слоев Nb2O5, NbO2 и NbO с толщиной соответственно 10,2; 6,7 и 3,4 А [9]. Исходя из этих данных, количество кислорода в порошке ниобия с поверхностью 1 м2/г составляет 2,6 мг, или 0,26 %. Рассчитанное на основании данных по содержанию кислорода, с учётом количества кислорода в поверхностном оксидном слое и в ниобате Mg3Nb6O11, содержание NbO с увеличением избытка магния в шихте убывает с 23-25 % в порошках 1-3 (табл. 2) до 4 % (табл. 2, опыт 8). Таким образом, избыток магния в шихте и добавка хлорида натрия способствуют, во-первых, более полному восстановлению, что также подтверждает уменьшение остаточного содержания Mg в порошках, а во-вторых, увеличениюудельной поверхности порошков в 2-8 раз за счёт снижения температуры горения. Присутствие гидридов ниобия NbH и NbH 0,95 в порошках с большой удельной поверхностью, полученных из смесей с избытком магния 50 % и более (табл. 2, опыты 5-8), обусловлено их гидрированием водородом, выделяющимся в процессе кислотной обработки реакционной массы. 313