Укажите химические схемы технологии СВС-порошков. В каких случаях применяется этот или иной , тип реакций. Обоснуйте выбор. Приведите примеры реакций.

СВС-технология порошков.

Технология основана на сжигании шихты в специальных реакторах емкостью до 30 л. СВС-продукт, получаемый в таких условиях, представляет собой бесформенную массу — спек или слиток, имеющий практическое значение. Например, азотированные лигатуры, полученные сжиганием ферросплавов в азоте, используются для введения азота в сталь. Синтез шихтовых брикетов, прошедших термовакуумную обработку, в вакууме приводит к получению пористых заготовок с размером и формой этих брикетов. Данный технологический прием позволяет получать широкую гамму простых и сложных пористых изделий, в том числе фильтров, поршней, пар трения электроконтактов, катализаторов из интерметаллидов. Материал пористого изделия выбирается, исходя из конкретных требований к его эксплуатации. Наибольшее распространение получила СВС-технология порошков. Общая технологическая схема получения порошков СВС-продуктов,, включает в себя следующие операции: подготовка шихты (рассев, измельчение, сушка компонентов, смешение); заполнение реактора шихтой и газами; непосредственно синтез после кратковременного теплового инициирования; последующий передел продуктов синтеза (измельчение, кислотное обогащение, рассев, сушка).

Изменяя условия горения с помощью различных физико-химических и технологических параметров, можно решить задачи по регулированию структуры и свойств порошков. По данной технологии в Институте Структурной Макрокинетики и Проблем Материаловедения РАН налажено производство различных порошков: β-Si3N4, α-Si3N4, TiС, ТiB2, TiN, TiCxNy, SiC, B4C, AlN, SiAlOxNy и др.

Основные хим. схемы получения СВС-порошков.

1) Элементный синтез:

mX + nY = XmYn +Q,

X – элемент-горючее (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, B, Be, Si),

Y – окислитель (B, Сб N₂, Si, S): Zr + 2B = ZrB2.

Проходит в ТВ. фазе, ЖФ и ГФ. Газ участвует в процессе (N2), д.б. сквозная П, чтобы он проникал вглубь материала, д.б. выс. давление, ЖФ должна «пропускать» газ;

2) Синтез со стадией Mg-термического восстановления:

X_mO_k + Y_n +Mg = X_mY_n + MgO + Q;

X_mO_k + Y_nO_k + Mg = X_mY_n + MgO + Q (Пример:SiO2 + C + 2Mg = SiCNx + MgO),

Mg-дает дополнительную Q, щелочной активный металл, легко удаляется с водой;

3) Синтез со стадией Al-термического восстановления:

X_mO_k + Y_n + Al = X_mY_n + Al₂O₃ + Q,

X_mO_k + Y_nO_k + Al = XmYn + Al₂O₃ + Q (Пример: 4B2O3 + 2C + 12Al = 2B4C + 12Al2O3).

Al-сложно удалить, амфотерный.

4)Синтез с использование азидов (Солей NH3)

Ti+NH₄N₃ – TiN+H₂

 

Вопрос 31.