Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Полученная в ходе исследования информация о структуре и проводящих свойствах материалов указывают на то, что порошки производства «предприятия № 2» имеют явно «губчатое» происхождение, в то время как порошки «предприятия № 1» были получены из относительно беспористого промежуточного спёка. Определение химического состава изучаемых материалов проводили методом рентгеновского спектрального микроанализа (РСМА), основанного на регистрации спектров характеристического рентгеновского излучения. Получены данные по элементному химическому составу, установленному по поверхности и подповерхностным слоям частиц порошка в области возбуждения спектров. В табл. 1 приведены значения содержания кислорода и азота, усреднённые по различным зонам сканирования. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 107-111. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 107-111. Т а б ли ц а 1 Содержание кислорода и азота на поверхности частиц порошков циркония по данным РСМА Партия циркония, изготовитель Содержание кислорода, % мас. Содержание азота, % мас. Партия X, «предприятие № 1» 14,91 ± 0,68 5,46 ± 0,50 Партия Y, «предприятие № 2» 6,05 ± 1,43 6,04 ± 0,51 Партия Z, «предприятие № 2» 7,17 ± 0,61 6,59 ± 0,29 По данным табл. 1 видно, что содержание кислорода в пробе порошка циркония производства «предприятия № 1» больше, чем в порошках производства «предприятия № 2». Повышенное (в ~ 2 раза) содержание кислорода в порошках, изготовленных на «предприятии № 1», позволило предположить возможность окисления порошка во время хранения, что непосредственно могло снижать чувствительность порошков к инициирующим воздействиям. Однако расчеты коэффициента диффузии кислорода через кристаллическую матрицу a-фазы циркония при температуре 300 К доказали, что наблюдаемые различия в содержании кислорода для порошков циркония производств «предприятия № 2» и «предприятия № 1» не могут быть обусловлены окислением порошков «предприятия № 1» во время длительного хранения и, очевидно, являются следствием различия технологий получения порошков. Особенности фазового состава циркониевых порошков, изготовленных в условиях различных производителей, устанавливались методом порошковой рентгеновской дифракции на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-7» в геометрии на отражение Брегг — Брентано. Результаты рентгенофазового анализа показали, что партии Y и Z «предприятия № 2» по фазовому составу идентичны. Основной фазой является a -цирконий. Следует также отметить большее содержание оксидных фаз в партии X «предприятия №1» по сравнению с партиями «предприятия № 2» и меньшее содержание нитридной фазы. Исходя из полученных методом рентгенофазового анализа экспериментальных результатов, повышенная чувствительность порошков производства «предприятия № 2» может быть обусловлена наличием «следовых» количеств оксидных фаз, локализующихся на поверхности частиц порошка, и значительным содержанием a -фазы циркония, практически «свободной» от кислорода и азота, в кристаллической матрице порошковых частиц, тогда как наличие большого количества оксидных фаз на поверхности частиц и формирование твердого раствора азота и кислорода в a -фазе порошков циркония производства «предприятия № 1», напротив, обуславливают более низкую чувствительность порошка к инициирующим воздействиям. Совместный анализ полученных данных указывает на то, что в результате восстановления гексафторцирконата калия (K 2 ZrF 6 ) металлическим натрием образуется металлический спёк, который в значительной мере различается по внутренней структуре в технологиях производства «предприятия № 1» и «предприятия № 2». При этом очевидно, что технология «предприятия № 2» приводит к образованию гораздо более пористого спёка с развитой внутренней и внешней поверхностью, чем это получалось в технологии «предприятия № 1». Сопоставление доступных сведений [7, 8] об особенностях технологии восстановления K 2 ZrFe на «предприятии № 1» и «предприятии № 2» позволяет придерживаться вполне обоснованной гипотезы о том, что различные условия металлургического процесса получения металлического циркония приводят к образованию различной структуры спёка (табл. 2). Вероятнее всего, больший объём загрузки шихты, более высокая начальная температура, жидкое агрегатное состояние восстановителя, высокие температуры в реакционной массе, близкие к температуре плавления циркония, в основном определяют такие © Кашафдинов И. Ф., Мокрушин В. В., Царев М. В., Забродина О. Ю., Царева И. А., Потехин А. А., Чулков Д. В., Баикин Р. М., Бережко П. Г., 2023 109