Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 144-148. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 144-148. ■ Ta • MgO ♦ NaCl 20 S 3o Is 35 2Š sft 55 £5 65 7ІГ 2Ѳ, град. Рис. 2. Фазовый состав продуктов восстановления шихты Та2О5- Mg - NaCl на разных стадиях процесса: 1 — после скачка температуры и после выдержки, с: 2 — 1 800, 3 — 3 600; 4 — после отгонки Mg Сравнение приведенных на рисунках дифрактограмм показывает, что начальная стадия процесса восстановления в этих системах протекает по-разному. При восстановлении шихты Та 2 О 5 -Mg-NaCl восстановление пентаоксида проходит сразу до металла без образования промежуточных фаз. При отсутствии добавки NaCl в шихту на первой стадии одновременно протекают два процесса: восстановление пентаоксида до металла и синтез танталата магния Mg4Ta2O9 (ICDD № 00-038-1458) при взаимодействии образовавшегося оксида магния и пентаоксида тантала. Содержание Mg4Ta2O9 на этой стадии процесса, по данным РФА, составляло до 30 %. Аналогичное явление наблюдалось при восстановлении таких шихт в режиме СВС [6; 7]. С увеличением длительности выдержки содержание танталата уменьшалось. При оптимальных условиях восстановления эта фаза в порошках тантала отсутствовала, а содержание кислорода было менее 2 %. Рефлексы, соответствующие металлическому танталу, наблюдаемые на дифрактограммах продуктов реакции после первых 180-240 с от начала восстановления (дифрактограммы 1 на рис. 1 и 2) имеют значительное уширение. Это может быть следствием нескольких факторов: неупорядоченности образующейся решетки металла, малых размеров зерен фазы тантала (ОКР в пределах 10^12 нм). Влияние содержания кислорода в металле на этой стадии вряд ли существенно. При содержании кислорода, соответствующего пределу растворимости в тантале, 0,34 % параметр решетки составляет 3,316 А [11]. При более высокой концентрации будет выделяться фаза Та2О5, которую мы не наблюдали. В ходе последующей выдержки при температуре 800 °C уширение уменьшается как за счет упорядочивания решетки, так и за счет роста ОКР тантала до 18^23 нм. Одновременно уменьшается размер элементарной ячейки тантала с 3,379 до 3,315 А. Дополнительная очистка от кислорода за счет восстановления парами магния при его отгонке привела к уменьшению параметра решетки тантала до 3,301 А, что близко к значению для высокочистого металла — 3,295 А (ICDD № 04-003-6604). Выводы Исследован процесс восстановления пентаоксида тантала магнием в смеси реагентов Ta2O5 - Mg и Ta2O5 - Mg - NaCl. Получены порошки тантала с содержанием кислорода менее 2 %, которые могут служить прекурсором для выплавки слитков. Установлено, что в ходе восстановления шихты Ta2O5 - Mg на начальной стадии процесса возможно образование промежуточного продукта Mg 4 Ta 2 O 9 , содержание которого снижается с увеличением длительности выдержки. Уменьшение периода элементарной ячейки кристаллической решетки тантала от 3,379 до 3,315 А с увеличением длительности выдержки обусловлено ее упорядочиванием и ростом кристаллитов металла. Список источников 1. Agrawal M., Jha R., Singh R. et al. Flow and stock estimation of tantalum for sustainable supply chain // T.I.C. Bulletin. 2023. № 190. P. 18-31. 2. Зеликман А. Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. М.: Металлургия, 1986. 440 с. © Орлов В. М., Киселев Е. Н., Яковлев К. А., Яковлева Н. А., 2025 147