Способ получения азотсодержащих лигатур Российский патент 2024 года по МПК B22F3/23 C22C35/00 C22C1/51 

Изобретение относится к способам получения азотсодержащих лигатур, а именно к способам получения азотсодержащих лигатур на основе хрома и марганца с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Такие лигатуры предназначены для применения в металлургии для легирования сталей и сплавов различного назначения азотом.

В настоящее время во многих отраслях экономики широко используются нержавеющие азотсодержащие стали [Костина М.В., Ригина Л.Г. Азотосодержащие стали и способы их производства. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2020. № 8. С. 606-622]. Для легирования таких сталей азотом применяют различные высокоазотистые лигатуры преимущественно на основе хрома и марганца.

Известны различные способы получения азотированных лигатур на основе хрома и марганца. Большинство из них основаны на печных технологиях. В частности, в [Kirby A.W., Fray D.J. Upgrading Ferrochromium to Chromium by Nitriding, Leaching and Dissociation /Metallurgical Transactions B. Vol. 20B. April. 1989. P. 219-226] описан способ получения азотированного феррохрома с максимальным содержанием азота путем высокотемпературной обработки порошка феррохрома в проточной печи в атмосфере аммиака. Путем нагрева порошка с 71,0% Cr при 600°С в течение 10 часов был получен сплав с ~18% азота. Здесь и далее в описании и формуле изобретения массовые проценты.

В японском патенте JP 62112771 описан способ получения высокоазотистых сплавов на основе хрома в вакуумной печи, предназначенных для легирования нержавеющей стали. При азотировании металлического хрома с 99,0% Cr был получен продукт, содержащий до 17,4% N, а при азотировании феррохрома с 62% Cr содержание азота составило 6,8-11,0%.

В патенте Болгарии № 24137 описан способ получения высокоазотистого порошка хрома. Здесь сплав, содержащий 10-16% азота получают нагревом порошка хрома с 0,5% Fe до 1000-1200°С при давлении свыше 1,0 МПа.

Известен способ получения азотированных сплавов, в частности, азотированного марганца, включающий измельчение сплавов до фракции 2 мм, вакуумирование и нагрев измельченного сплава с последующей выдержкой в атмосфере азота при температуре 1000-1050°С, в котором азот перед вводом в сплав предварительно нагревают до температуры ~900°С (Авт. свидетельство №729254, С21С 7/00, опубл. 25.04.80 в БИ №15). Способ обеспечивает получение азотированного марганца, содержащего 7,8-8,6% азота. Однако данный способ затруднительно реализовать в промышленных условиях из-за сложностей в осуществлении предварительного нагрева азота до достаточно высоких температур 750-800°С.

Порошок марганца с содержанием азота от 6,3 до 8,3% можно получать термообработкой исходного металла (99,73% Mn) в вакуумной вращающейся печи при температуре 800-1000°С в течение 0,2-3,0 часа (Dimitar Krastev. Nitriding of ferroalloys. VI-th International Metallurgical Congress. Ohrid 2014.).

Известен способ получения азотированного силикомарганца в дуговой рудотермической электропечи (Патент РФ 2644637 МПК С22С 33/00. Опубл. 13.02.2018. Б.И. № 5). Согласно изобретению при выплавке силикомарганца в шихту добавляют отходы карбидокремниевой футеровки, включающей до 26% нитрида кремния, в количестве 23,8-31,2%. Полученный таким образом сплав содержит 4,18-4,42% азота.

Близкий по технической сути способ получения азотсодержащей лигатуры описан в патенте РФ № 2583980, опубл. 10.05.2016. Бюл. № 13. В этом способе порошок металлического марганца, ферромарганца или силикомарганца подвергают высокотемпературной обработке в атмосфере азота при повышенном давлении в режиме послойного горения с получением лигатуры, содержащей от 4 до 12% азота. Упомянутый порошок предварительно нагревают до 200-600°С в печи-реакторе высокого давления. Описанный способ имеет те же недостатки, что и предыдущий способ получения азотированного феррохрома. Кроме того, сравнительно невысокая температура процесса (800-1200°С) не позволяет получать высокоплотные хорошо спеченные материалы.

В качестве прототипа выбран «Способ получения азотированных лигатур» по авторскому свидетельству СССР № 557117. Способ-прототип включает:

- измельчение исходных материалов,

- смешивание порошков ферросплавов-основ с порошками металлов III-V групп или с ферросплавами, содержащими металлы IV,V групп,

- брикетирование полученных смесей и

- азотирование брикетов в режиме горения.

Способ-прототип позволяет синтезировать комплексные лигатуры, содержащие 10,2-17,5% азота. Такие лигатуры наряду с хромом и марганцем содержат металлы III-V групп, в частности, такие как Al, Ti, V и др. Как видим, в способе-прототипе азотированию в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) подвергают смесь как минимум двух порошков. Первый порошок (основной) это ферросплавы-основы, представляющие сплавы железа с хромом и марганцем или ванадием с низким содержанием ванадия. Второй порошок (вспомогательный) это металлы III-V групп Периодической системы (например, порошки Al, Ti, V и др.) или их сплавы с железом. Следовательно, синтезированные в соответствии со способом прототипом азотсодержащие лигатуры, состоят как минимум из двух нитридов. Нитридов металлов основ марганца и/или хрома и нитридов металлов III-V групп ( Al, Ti, V и др.).

В то же время большинство современных высокоазотистых нержавеющих сталей не содержат упомянутые металлы III-V групп. Азот в таких сталях находится в твердом растворе без формирования нитридов. Поэтому для их легирования азотом требуются высокоазотистые лигатуры только на основе хрома и/или марганца, не имеющие в составе иных элементов. Особенно нежелательными элементами в составе современных высокоазотистых нержавеющих сталей являются металлы III-V групп, обладающие сильным сродством к азоту, и образующие термостабильные нитриды. Поэтому основным недостатком способа-прототипа является невозможность синтеза по нему азотированных лигатур только на основе металлов VI-VIII групп и не содержащих Al, Ti, V и другие металлы III-V групп.

Этого недостатка лишен предлагаемый способ получения азотированных лигатур. В предлагаемом изобретении решается задача создания нового способа получения азотсодержащих лигатур, который при минимальном расходе электроэнергии позволял бы получать азотсодержащие лигатуры на основе металлов VI-VIII групп Периодической системы, предназначенные для применения в металлургии для легирования преимущественно нержавеющих сталей и сплавов азотом.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ получения азотсодержащих лигатур путем использования порошкообразных исходных материалов, их зажигания и азотирования в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) при повышенном давлении азота, который, согласно изобретению, включает:

- использование для азотирования составной шихты, состоящей как минимум из двух порошков металлов II-VIII групп Периодической системы, и/или их сплавов;

- при этом первый основной порошок представляет собой металлы и/или сплавы металлов VI-VIII групп Периодической системы, выбранные из ряда Cr, Mn, Fe, и/или их сплавы с кремнием;

- а второй вспомогательный порошок представляет собой металлы и/или сплавы металлов II-V групп Периодической системы, выбранных из ряда Mg, Ca, Al, Si, Ti, Zr, V, Nb, и/или их сплавы с железом и/или кремнием;

упомянутые основной и вспомогательный порошки раздельно помещают в СВС реактор для азотирования;

- СВС реактор герметизируют и заполняют азотом до давления 0,2-16,0 МПа;

- зажигают вспомогательный порошок и азотируют его в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза;

- от частично или полностью сгоревшего вспомогательного порошка происходит зажигание основного порошка, азотирование которого также происходит в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза;

- при этом азот для поддержания процесса азотирования основного порошка в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза полностью или частично поступает в зону его горения через проазотированный (сгоревший) слой вспомогательного порошка;

- во время зажигания и азотирования основного и вспомогательного порошков в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в СВС реакторе поддерживают давление в пределах 0,2-16,0 МПа.

Решить задачу создания нового способа получения азотсодержащих лигатур, который при минимальном расходе электроэнергии позволял бы получать материалы, содержащие нитриды хрома и марганца и которые предназначены для применения в металлургии для легирования сталей и сплавов азотом, весьма неожиданно оказалось возможным путем раздельного помещения в СВС реактор для азотирования порошков металлов и/или сплавов металлов VI-VIII групп и порошков металлов и/или сплавов металлов II-V групп. При этом осуществляется последовательное зажигание такой составной шихты.

Процесс азотирования составной шихты в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза запускается с зажигания вспомогательного порошка (металлы и/или сплавы Mg, Ca, Al, Si, Ti, Zr, V, Nb, и/или их сплавы с железом и/или кремнием). Зажигание основного порошка (металлы и/или сплавы Cr, Mn, Fe, и/или их сплавы с кремнием) происходит от полностью или частично сгоревшего (проазотированного) вспомогательного порошка.

Таким образом, в предлагаемом изобретении в качестве исходного сырья для азотирования используется составная шихта, состоящая как минимум из двух различных порошков металлов и/или сплавов, содержащих элементы II-VIII групп Периодической системы. В отличие от способа-прототипа в предлагаемом изобретении основной и вспомогательный порошки исходной составной шихты пространственно разделены. При этом первый основной порошок представлен металлами (и/или сплавами металлов) VI-VII групп Периодической системы, выбранными из ряда Cr, Mn, Fe, и/или их сплавами с кремнием, а второй вспомогательный порошок представлен металлами (и/или сплавами металлов) II-V групп Периодической системы, выбранными из ряда Mg, Ca, Al, Si, Ti, Zr, V, Nb, и/или их сплавами с кремнием и/или железом.

Такой выбор состава исходной составной шихты обусловлен тем, что тепловой эффект образования нитридов выбранных металлов VI-VII групп Периодической системы недостаточен для самостоятельного осуществления процесса их азотирования в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в обычных условиях. Ещё меньшим тепловым эффектом обладают реакции азотирования их сплавов с железом - феррохрома и ферромарганца. Поэтому для азотирования таких слабоэкзотермических систем в режиме СВС обычно используют различные способы их термического стимулирования: повышение начальной температуры шихты, механическая активация исходного порошка, введение в исходную шихту термитных добавок и др. Однако известные приемы активирования процесса азотирования порошков хрома, марганца и их сплавов или технически трудно реализуемы в промышленных условиях, или снижают качество синтезированных материалов.

Тепловой эффект образования нитридов Mg₃N₂, Ca₃N₂, AlN, Si₃N₄, TiN, ZrN, VN, NbN и других нитридов металлов вспомогательного порошка значительно выше теплового эффекта образования нитридов металлов основного порошка: CrN, Mn₃N₂ и др. (Самсонов Г. В., Винницкий И. М. Тугоплавкие соединения. М.: Металлургия, 1976. 558 с.).

В способе-прототипе недостаток тепловой энергии компенсируется введением в шихту, состоящую из порошков сплавов металлов VI-VIII групп, порошков металлов III-V групп или их сплавов с железом. Таким образом, в способе-прототипе в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза азотируется смесь двух порошков: первого основного порошка, состоящего из металлов VI-VII групп или их сплавов с железом, и второго вспомогательного порошка, состоящего из металлов III-V групп или ферросплавов, содержащих металлы IV, V групп. В результате такого смешивания порошков удается проазотировать порошки металлов VI-VII групп или их сплавов с железом. Однако параллельно с их азотированием продукты такого синтеза «загрязняются» металлами IV, V групп. Эти металлы являются нежелательными примесями в большинстве современных хромистых и марганцовистых азотсодержащих нержавеющих сталей.

В предлагаемом изобретении, в отличие от способа-прототипа, основной и вспомогательный порошки, не смешиваются друг с другом. Их раздельно помещают в СВС реактор для азотирования. В результате азотирования такой составной шихты в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза образуется два продукта: азотированный основной порошок и азотированный вспомогательный порошок. Азотированный основной порошок представляет собой сплав на основе нитридов Cr, Mn, Si, а азотированный вспомогательный порошок - сплав на основе нитридов Mg, Ca, Al, Si, Ti, Zr, V, Nb.

В предлагаемом изобретении в качестве основного порошка для азотирования используют металлы и/или сплавы металлов VI-VIII групп Периодической системы, выбранные из ряда Cr, Mn, Fe, и/или их сплавы с кремнием. Оптимально используют порошки хрома, марганца, феррохрома, ферромарганца, силикохрома и/или силикомарганца. Такой выбор состава основного порошка обусловлен тем, что азотсодержащие легирующие материалы на основе хрома и марганца наиболее востребованы при выплавке нержавеющих, высокопрочных низколегированных и других марок современных хромистых и марганцовистых сталей.

В качестве вспомогательного порошка для азотирования используют порошки металлов (и/или их сплавов), выбранных из ряда Mg, Ca, Al, Si, Ti, Zr, V, Nb, и/или их сплавов с железом и/или кремнием. Оптимально используют порошки алюминия, кремния, титана, силикокальция, ферроалюминия, ферросилиция, ферротитана и/или феррованадия. Такой выбор состава вспомогательного порошка обусловлен тем, что при образовании нитридов Mg, Ca, Al, Si, Ti, Zr, V, Nb выделяется максимальное количество тепла, намного превосходящее количество тепла, выделяющееся при образовании нитридов Cr, Mn, Fe. При этом сплавы, на основе упомянутых нитридов также могут быть использованы в качестве азотсодержащих лигатур для сталей, например, трансформаторных, дисперсионно упрочненных и др. Кроме того, материалы на основе нитридов Al, Si, Ti, Zr могут служить сырьем для получения огнеупорных и керамических композиций для металлургии.

Как основной, так и вспомогательные порошки могут содержать азотированные металлы и/или сплавы с целью увеличения концентрации азота в продуктах синтеза. Основной порошок дополнительно может содержать азотированные порошки марганца, хрома, ферромарганца, феррохрома, силикомарганца и/или ферросиликохрома в количестве 5-30%, а вспомогательный - азотированные порошки алюминия, кремния, титана, силикокальция, ферроалюминия, ферросилиция, ферротитана и/или феррованадия в количестве 5-40%. При концентрации в исходной шихте азотированных порошков менее 5% эффект от их использования не значителен, а при увеличении их содержания свыше заявленных концентраций, азотирование порошков в режиме горения становится трудно реализуемым из-за снижения экзотермичности шихты.

Согласно предлагаемого изобретения, упомянутые основной и вспомогательный порошки помещают в СВС реактор для азотирования раздельно. Такая загрузка обусловлена необходимостью их раздельного поочередного зажигания с получением продукта необходимого состава, незагрязненного нежелательными примесями.

В первую очередь осуществляется зажигание вспомогательного порошка. Далее происходит его азотирование в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. При азотировании выделяется большое количество энергии и продукты синтеза разогреваются до высокой температуры, в результате чего от частично или полностью сгоревшего вспомогательного порошка происходит зажигание основного порошка, азотирование которого также происходит в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Такая последовательность процесса азотирования составной шихты необходима для передачи энергии, выделяющейся при нитридообразовании в вспомогательном порошке, основному порошку.

Процесс азотирования основного порошка в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза самостоятельно протекать не может. Необходимо введение в порошок дополнительной энергии. Такой дополнительной энергией является тепло, выделяющееся при азотировании вспомогательного порошка. Эта энергия передается основному порошку азотом. Поэтому принципиально важным является организация процесса азотирования таким образом, чтобы реагирующий газ (азот) перед вступлением в реакцию с основным порошком был нагрет. Такой нагрев происходит при фильтрации азота через сгоревший (прореагировавший) вспомогательный порошок. Азотирование основного порошка происходит в результате его взаимодействия с горячим азотом. Поэтому в предлагаемом способе получения азотсодержащих лигатур процесс организуется таким образом, чтобы азот для поддержания процесса азотирования основного порошка в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза полностью или частично поступает в зону его горения через уже проазотированный (сгоревший) слой вспомогательного порошка. Фильтруясь через такой раскаленный слой, азот нагревается и в нагретом состоянии вступает в реакцию с основным порошком.

Таким образом, при такой последовательности реализации процесса азотирования составной шихты в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза вспомогательный порошок является донором тепловой энергии, а основной порошок - ее акцептором. При этом, как показали исследования, количество основного порошка в составной шихте в зависимости от его химического состава может изменяться в очень широких пределах. Однако для стабильного осуществления процесса зажигания и азотирования основного порошка в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза необходимо чтобы количество его в составной шихте находилось в пределах 45-95%, оптимально в пределах 65-85%, а количество вспомогательного порошка соответственно в пределах 5-55%, оптимально в пределах 15-35%.

Предлагаемое техническое решение предусматривает, что во время зажигания и азотирования основного и вспомогательного порошков в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в СВС реакторе поддерживают давление в пределах 0,2-16,0 МПа, оптимально - 2,0-10,0 МПа. Такой уровень давления необходим для поддержания достаточного уровня скорости фильтрации. Взаимодействие основного и вспомогательного порошков происходит в фильтрационном режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Чем выше давление газообразного реагента, тем лучшие условия создаются для его фильтрации. Скорость взаимодействия порошков с азотов возрастает, увеличивается скорость тепловыделения.

Нижняя граница по давлению ограничена 0,2 МПа. Обусловлено это тем, что при меньшем давлении азота практически невозможно организовать процесс азотирования основного и вспомогательного порошков в стационарном режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Верхняя граница по давлению азота ограничена величиной 16,0 МПа. Выше этого давления усложняется конструкция СВС реакторов. Процесс синтеза становится технически и экономически не рентабельным.

В рассматриваемом изобретении дисперсность основного и вспомогательного порошков металлов и сплавов может изменяться в широких пределах. Однако для стабильного осуществления процесса их азотирования в фильтрационном режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза необходимо использовать основной порошок с размером частиц менее 2 мм, оптимально менее 0,315 мм, а вспомогательный порошок - с размером частиц менее 5 мм, оптимально менее 0,5 мм.

Ниже приведен пример выполнения предлагаемого изобретения.

Пример 1. В качестве основного порошка был использован порошок низкоуглеродистого феррохрома марки ФХ003А по ГОСТ 4757-91, содержащий, масс.%: Cr 76,1, Al 0,12, Si 0,79, C 0,03 остальное железо и примеси (S, P, O и др.). Размер частиц порошка менее 0,315 мм. Порошок низкоуглеродистого феррохрома в количестве 9,0 кг засыпается в цилиндрический тигель из жаростойкого материала. Сверху на порошок низкоуглеродистого феррохрома засыпается вспомогательный порошок в количестве 1,0 кг. В качестве вспомогательного порошка был использован порошок ферросилиция марки ФС75 по ГОСТ 4757-91, содержащий, масс.%: Si 77,1, Al 0,42, C 0,23 остальное железо и неизбежные примеси. Размер частиц порошка менее 0,14 мм. Тигель с такой составной шихтой помещается в СВС реактор высокого давления. Рабочее пространство реактора герметизируется и заполняется азотом чистотой 99,9% до давления 8,0 МПа. Подачей электроимпульса на воспламеняющее устройство зажигается порошок ферросилиция. Далее горение (азотирование) порошка ферросилиция происходит в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при отсутствии потребления электроэнергии. От горящего в послойном фильтрационном режиме порошка ферросилиция зажигается порошок низкоуглеродистого феррохрома. Азотирование порошка низкоуглеродистого феррохрома также происходит в послойном режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Азот для образования нитридов хрома поступает в зону горения порошка низкоуглеродистого феррохрома, фильтруясь через сгоревший порошок ферросилиция. Во время фильтрации через сгоревший порошок ферросилиция азот нагревается и тем самым повышает энергетический потенциал реакции азотирования порошка низкоуглеродистого феррохрома. В таблицах 1-4 приведены другие примеры реализации предлагаемого изобретения.

Таблица 1

№ примера Основной порошок Состав, % масс Химический состав, %масс. Размер частиц, менее, мм Содержание в шихте, масс.% 1 FeCr Cr 76,1 0,315 90 2 90 Mn
10 MnN Mn 97,1
Mn 89,3; N 7,8 1,6 50 3 MnSi Mn 65,1; Si 18,0 0,50 45 4 Cr Cr 99,1 0,20 80 5 75 FeMn
25 FeMnN Mn 88,1
Mn 72,5; N 7,7 0,63 60

Обозначения: FeCr - Феррохром низкоуглеродистый ГОСТ 4757; Cr - Хром металлический ГОСТ 5905; MnSi - Силикомарганец; FeMn и FeMnN - соответственно ферромарганец низкоуглеродистый и азотированный ГОСТ 4755; Mn и MnN - соответственно марганец металлический и азотированный ГОСТ 6008.

Таблица 2

Вспомогательный порошок № пример а Состав, % масс Химический состав %масс. Размер частиц, менее, мм Содержание в шихте, масс. % 1 FeSi Si 77,1 0,14 10 2 95 FeV
5 FeVN V 79,1
V 67,5; N 13,1 0,2 50 3 ПАМ Al 50,1; Mg 48,8 0,8 55 4 65 Ti
35 TiN Ti 97,1
Ti 79,2; N 17,8 5,0 20 5 75 CaSi
25 CaSiN Ca 30,1; Si 60,1
Ca 21,5; Si 45,4; N 23,5 0,315 40

Обозначения: FeSi - Ферросилиций ГОСТ 1415; FeV - Феррованадий ГОСТ 27130; FeVN - феррованадий азотированный; ПАМ - порошок алюминиево- магниевый ГОСТ 5593; Ti - Титан пористый порошок ТУ 1791-449-05785388- 2010; TiN - нитрид титана; CaSi - Силикокальций ГОСТ 4762; CaSiN - силикокальций азотированный.

Таблица 3

№ примера Основной порошок Давление азота, МПа Скорость горения, мм/с Содержание азота, масс. % Пористость, % 1 8,0 0,1 10,1 35 2 4,0 0,2 7,8 45 3 6,0 0,3 14,3 50 4 0,2 0,15 16,4 40 5 14,0 0,1 7,7 55

Таблица 4

Вспомогательный порошок № примера Давление азота, МПа Скорость горения, мм/с Содержание азота, масс. % Пористость, % 1 8,0 0,2 24,5 55 2 4,0 1,5 13,1 55 3 6,0 1,5 17,3 60 4 0,2 6,0 17,8 45 5 14,0 0,9 23,5 50

Таким образом, предлагаемый способ получения азотированных лигатур в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с использованием составной шихты позволяет производить одновременно два и более материала на основе различных нитридов. Синтезированные композиции предназначены для использования в различных переделах черной и цветной металлурги. Азотсодержащие сплавы на основе хрома и марганца при выплавке нержавеющих сталей, сплавы на основе кремния - при производстве огнеупоров и т.д.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения азотсодержащих лигатур на основе хрома и марганца с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Может использоваться для получения лигатур, применяющихся в металлургии для легирования азотом сталей и сплавов различного назначения. Порошки исходных металлов, включающие основной порошок, выбранный из марганца, хрома, ферромарганца, феррохрома, силикомарганца, и вспомогательный порошок, выбранный из титана, силикокальция, ферросилиция, феррованадия, алюминиево-магниевого порошка, раздельно помещают в реактор СВС для азотирования. Реактор СВС герметизируют и заполняют азотом до давления 0,2-16,0 МПа. Зажигают вспомогательный порошок и азотируют его в режиме СВС, затем от сгоревшего вспомогательного порошка зажигается основной порошок. Азот для поддержания процесса азотирования основного порошка в режиме СВС поступает в зону его горения через сгоревший слой вспомогательного порошка. Обеспечивается возможность получения при минимальном расходе электроэнергии азотсодержащие лигатуры на основе металлов VI-VIII групп Периодической системы, предназначенные главным образом для легирования нержавеющих сталей и сплавов азотом. 7 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 пр.

1. Способ получения азотсодержащей лигатуры на основе металлов VI-VIII групп, включающий приготовление порошков исходных материалов, их зажигание и азотирование порошков исходных материалов в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), отличающийся тем, что в качестве порошков исходных материалов используют основной порошок, выбранный из марганца, хрома, ферромарганца, феррохрома, силикомарганца, и вспомогательный порошок, выбранный из титана, силикокальция, ферросилиция, феррованадия, алюминиево-магниевого порошка, упомянутые основной и вспомогательный порошки раздельно помещают в реактор СВС для азотирования, реактор СВС герметизируют и заполняют азотом до давления 0,2-16,0 МПа, после чего зажигают вспомогательный порошок и азотируют его в режиме СВС, после чего от частично или полностью сгоревшего вспомогательного порошка происходит зажигание основного порошка, при этом азот для поддержания процесса азотирования основного порошка в режиме СВС полностью или частично поступает в зону его горения через сгоревший слой вспомогательного порошка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в основной порошок дополнительно вводят азотированный порошок марганца, хрома, ферромарганца, феррохрома и силикомарганца в количестве 5-30 мас. %.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве основного порошка используют низкоуглеродистый порошок хрома, феррохрома или марганца, содержащий не более 0,1 мас. % углерода.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что вспомогательный порошок дополнительно содержит азотированный порошок алюминия, кремния, титана, силикокальция, ферроалюминия, ферросилиция, ферротитана и/или феррованадия в количестве 5-40 мас. %.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реакторе размещают основной порошок в количестве 45-95 мас. %, оптимально 65-85 мас. %, и вспомогательный порошок в количестве 5-55 мас. %, оптимально 15-35 мас. %.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют основной порошок с размером частиц менее 2 мм, оптимально менее 0,315 мм.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют вспомогательный порошок с размером частиц менее 5 мм, оптимально менее 0,5 мм.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что реактор СВС герметизируют и заполняют азотом до давления 2,0-10,0 МПа и поддерживают его во время зажигания и азотирования основного и вспомогательного порошков в режиме СВС.