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

ниобия. Продукты реакции состоят из Nb и MgO. По-видимому, это обусловлено тем, что из-за высокого содержания кислорода в ниобии при его раскислении вокруг частиц металла образуется плотный слой MgО. Он изолирует металл от контакта с углеродсодержащими газами, образующимися при разложении ацетона. На рисунке 2, в и г приведены дифрактограммы исходных порошков тантала и ниобия с удельной поверхностью соответственно 19 и 12 м2 г-1 и после их науглероживания в смеси с магнием в различных условиях. В отличие от порошков с более высокой поверхностью, количества поверхностного оксида в них существенно меньше, и поэтому отсутствуют аморфные составляющие в области малых углов (рис. 2, в и г, дифрактограммы 1). При науглероживании порошка тантала с поверхностью 19 м2 г-1 в смеси с магнием из оксидных соединений образуется только MgO и не происходит синтеза танталата магния Mg4Ta2O9. При исследованных режимах науглероживания формируются карбиды TaC и Ta 2 C соответственно с кубической (Fm3m) и тригональной (Pm31) кристаллическими структурами. При времени науглероживания t < 1,5 ч реакционная масса содержала значительное количество тантала (рис. 2, дифрактограмма 1). Для удаления оксида магния продукты восстановления, содержащие карбиды тантала, обрабатывали 15%-м раствором соляной кислоты («х. ч.»), а затем отмывали дистиллированной водой до нейтральной реакции раствора и сушили на воздухе. Дифрактограммы продуктов реакций, полученных при науглероживании порошка с удельной поверхностью 19 м2 г-1, приведены на рис. 2 (дифрактограммы 2-4). Видно, что при использовании этого прекурсора в зависимости от режимов получения содержание карбида TaC в смеси карбидов изменялось от 5 до 53 мас. %. Удельная поверхность отмытых порошков составляла 8-25 м2 г-1 (рис. 3). Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 123-127. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 123-127. р/р° р/р° Диаметр пор, нм Диаметр пор, им Рис. 3. Изотермы адсорбции — десорбции азота ( а , б) и кривые распределения объема пор в зависимости от их диаметра (в, г) порошков карбидов тантала (а, в) и ниобия (б, г). Удельная поверхность порошков, м2 г-1: а — 24, б — 15 При науглероживании порошка ниобия с поверхностью 12 м2 г-1 карбидная фаза формируется без смешивания его с магнием. Однако количество образующегося карбида незначительно и очень медленно растет при увеличении времени реакции. При этом в конечном продукте присутствуют оксиды ниобия составов NbO 2 и NbO (см. рис. 2, дифрактограмма 2). При смешивании этого прекурсора с магнием происходило значительное улучшение условий образования карбида. Наиболее оптимальная масса магния составляла избыток 30-40 % по отношению к расчетному количеству, необходимому для полного раскисления металла. При этом в зависимости от температуры ниобий полностью науглероживался в течение 2,5-4 ч. Для всех исследованных режимов науглероживания формируется карбид NbC с кубической кристаллической структурой Fm3m . Карбидов с другими кристаллическими структурами в отмытых продуктах не обнаружено. Полученные порошки карбида NbC показывают незначительное уменьшение значений параметра кристаллической решетки а при снижении температуры науглероживания. Это, по-видимому, обусловлено вакансиями в кристаллической решетке, образующимися при недостатке углерода [6]. За счет их образования может быть скомпенсирована потеря некоторого количества углерода при сохранении кристаллической структуры Fm3m . Были получены порошки карбида с величинами а в интервале от 0,4466 ± 0,0002 до 0,4470 ± 0,0002 нм. Согласно зависимости параметра кристаллической решетки NbC от состава, приведенной в [7], этим значениям соответствует NbCx, где 0,87 < х < 0,98. © Колосов В. Н., Мирошниченко М. Н., 2023 126