мому, будет использоваться только в ограниченных масштабах (в основном для производства монокристаллов для научно-исследовательских целей).

Одним из малоэнергоемких методов получения монокристаллов TiC является растворный метод, заключающийся во взаимодействии растворенных в металлических или солевых рарплавах атомов различных соединений титана и углерода с образованием карбида титана. В качестве растворителя используются железо, кобальт, никель, алюминий и магний [49, 50].

Свойства этих металлов должны отвечать следующим требованиям: не образовывать устойчивых карбидов; иметь незначительную растворимость в TiC и невысокую температуру плавления; химические свойства растворителя должны позволять отделять их от TiC.

Железо является самым дешевым растворителем, однако его пригодность для получения TiC остается под вопросом. Железо образует устойчивое соединение с углеродом (Fe3C), которое присутствует в корольках растворителя.

Железо вводится в ванну либо в виде порошка Fe, либо в виде ферро-титана. Смеси нагреваются в графитовом тигле при техническом вакууме (~ 50 Па) в индукционных печах до 2000 °С и выдерживаются при этой температуре в течение 3 ч. После охлаждения металлический королек дробится и обрабатывается 20 %-ным раствором НС1 при температуре 60—80 °С, а остаток 25 %-ным раствором HF при 40 °С, промывается нейтральным раствором, сушится при 100 °С в вакууме и просеивается. Графит удаляется флотацией в смеси: 50 % трихлорэтилена, 50 % ацетона.

Полученный карбид титана характеризуется очень высокой чистотой (табл.6) [50].

Таблица 6. Состав карбида титана, полученного при использовании железного порошка й ферротитана

Содержание свободного углерода и кислорода в карбиде титана, полученного как в расплаве порошков Fe и Ti, так и в ферросплаве, не превышает 0,05 %.

Высокое качество полученного карбида титана,однако, не снимает вопроса о сложности организации его производства, так как при тем-34

пературе 2000 °С конструкционные материалы активно взаимодействуют с расплавленными титаном и железом.

Температуру проведения процесса можно значительно снизить, если использовать в качестве растворителей алюминий или магний. Алюминий предпочтительнее по сравнению с магнием по экономическим соображениям, а использование магния позволяет снизить температуру процесса до 800-900 °С. Кроме того,растворимость титана в магнии минимальна (0,095 %), в то время как алюминий образует с титаном интерметаллические соединения, что приводит к загрязнению карбида титана.

Состав карбида титана, полученного из расплавов алюминия и магния (содержание связанного, углерода 16,15 %; свободного углерода 3,33 %), свидетельствует о неполном протекании реакции карбидизации за время синтеза, продолжительность которого составляет от нескольких десятков минут до нескольких «асов [49].

Кроме того, недостатками растворного метода являются сравнительно небольшой выход годного, потери карбида титана при его отделении от растворителя.

Монокристаллы размером 10—300 нм получают плазмо химическим синтезом (см. гл. I).

6. Получение волокон и нитевидных кристаллов из карбида титана

Волокна из карбида титана получают осаждением из газовой фазы, в качестве которой используются TiCU + СхНу (пропан) + Н2; ТЮЦ + + ССЦ + Н2 или ТЮЦ + иС3Н8(С6Н6) + Н2 [51-53]. Карбид титана может осаждаться на графит, молибден, вольфрам, керамику при температурах 800—1600 °С, которые определяются составом газовой смеси и материалом основы. Схема для получения волокон из карбида титана приведена на рис. 17 [51].

Продолжительность одного процесса составляет 0,5—4 ч, а давление в камере 105 Т1а. Наиболее совершенные волокна получены при мольном соотношении C/Ti = 2 в реакционной газовой смеси. Мольное соотношение C/Ti в смеси реагирующих газов контролируется скоростью потока водорода, который транспортирует титан и углеродсо-держащие газы.

Волокна карбида титана с минимальным количеством дефектов получают из наименее пересыщенных сред, но в этом случае замедляется скорость роста карбида титана.

Волокна из TiC получают также при взаимодействии диоксида титана с углеродом в присутствии хлора*.

* Пат. 3437443 (США), 1969.

Copyright © 2008-2012 TitanDioxide.Ru

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