_i_I_I

г б ю м т-10'3,с

Рис. 13. Зависимость толщины пленки карбида титана от продолжительности выдержки при температуре 1600 °С.

куумную печь с графитовыми нагревателями. Процесс проводился при остаточном давлении 1,3 • Ю-1 Па. На рис. 13 представлена зависимость толщины пленки карбида титана, образующейся на титановых сферических частицах радиусом 0,2 (I) и 0,5 мм (2) от продолжительности выдержки при температуре 1600 °С. Для образования на частицах радиусом 0,3 мм пленки толщцной, достаточной,чтобы выдержать напряжение, создаваемое расплавленным титаном, продолжительность карбидизации должна составлять 6 ч (толщита образующейся карбидной пленки 0,03 мм), а при радиусе частиц 0,2 мм — 2,5 ч (толщина карбидной пленки 0,02 мм).

Кривые зависимости толщины карбидной пленки на титановых сферических частицах от скорости нагрева в интервале температур 1660г-

Рис. 14. Экспериментальная зависимость толщины пленки карбида титана от скорости иагрева в интервале температур 1660-2000 °С. Радиус частиц, мм: "диус

i,o

Скорость нагрева, °С/с. "-----

28 / - 0,3; 2 - 0,2

2000 °С представлены на рис. 14. Толщина образованной в результате предварительной карбидизации пленки карбида титана не изменяется в случае нагрева со скоростью 0,4 °С/с частиц титана радиусом 0,3 мм (1), а частиц радиусом 0,2 мм (2) со скоростью 0,8 °С/с (рис. 15, фотографии 1 и 3). Превышение этих скоростей нагрева приводит к доминированию растворения пленки карбида титана над ее ростом. Например, при нагреве частиц радиусом 0,2 мм со скоростью 1,4°С/с толщина пленки уменьшается с 0,02 до 0,01 мм°С/с (фотографии 1 и 2 рис.-15). Превышение скорости нагрева 1,6°С/с для частиц радиусом 0,2 мм и 0,6 °С/с для частиц радиусом 0,3 мм приводит к разрыву пленки карбида гитана и растеканию расплавленного титана.

При нагреве титановых частиц радиусом 0,2 мм со скоростью меньше 0,8 °С/с рост карбидной пленки будет превалировать над ее растворением, что и показано на фотографиях^, 5, 6 рис. 15 (скорости нагрева-0,01; 0,1; 0,4°С/с).

Экспериментальные скорости нагрева удовлетворительно коррелируют с расчетными. Некоторое расхождение объясняется влиянием допущений, принятых при расчете, а также тем, что процесс карбидизации возможно затормаживается малой скоростью доставки углерода в реакционную зону.

На основе расчетов выбраны режимы карбидизации смеси стружки титана и углерода при остаточном давлении 1,3 Па.

В случае проведения процесса по режиму: нагрев до 1600°С -'выдержка при этой температуре продолжительностью 2 ч нагрев со скоростью 0,1 °С/с до температур 1800-2300 °С -* выдержка при этой температуре продолжительностью 0,1—6 ч наблюдается сквозное насыщение углеродом стружки титана толщиной 0,1—0,5 • 10"3 м, но содержание связанного углерода в полученном карбиде титана значительно меньше стехиометрического. Содержания связанного углерода > 17,0 % не удается достигнуть даже при температуре 2500 °С. Увеличение продолжительности выдержки при температуре карбидизации свыше 0,5-1 ч также не приводит к значительному росту содержания связанного углерода. Недостаточно высокое содержание связанного и значительное содержание свободного углерода объясняется намного большим диффузионным путем углерода в стоужке титана толщиной 0,2 мм по сравнению с диффузией в мелкодисперсном порошке, а также с неизбежной неравномерностью распределения углерода в титановой стружке [39, 41].

Для получения конечного продукта с большим содержанием связанного углерода необходимо уменьшить размер науглероживаемых частиц и добиться более равномерного распределения углерода в смеси. С этой целью проводится размол продукта первичной карбидизации и повторная карбидизация при температурах 1800-2500 °С в течение 0,5 ч. Содержание связанного углерода составляет 18,5—18,6 %, однако содержание свободного углерода превышает 1,5 %. Такое высокое содер-

Copyright © 2008-2012 TitanDioxide.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Диоксид титана TiO2