Способ получения ультрадисперсного сверхпроводящего карбонитрида ниобия Советский патент 1992 года по МПК B22F9/12 

(21)4186955/02

(22)15.12.86(46) 07.01.92. Бкэт. « 1

(71)Институт новых химических проб.пем АН СССР /

(72)р. М. Гребцова, С. В. Гуров, В. И. лин, Е. Н. Курким, А. А. Буданов, И. А. До- машнев и В. Н. Троицкий

(53) 621.762.2.214(088.8) (56) Известия ВУЗов АН СССР. Неорганические материалы. 1978, т. 14, 10, . 1928- 1929.

Алексеев Н. В., Благовещенский Ю. В. и др. Тезисы докладов симпозиума по кинетике, термодинамике и механизму процессов восстановления. М.: Имет АН СССР, 1986, с. 3--14.

(54)- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРА- ДИСПЕРСНОГО СВЕРХПРОВОЛЯ ЛЕГО КАРБОНИТРИДА НИОБИЯ (57) Изобретение относнтся к порошковой - металлургии. Цель изобретения -- увеличение критического магнитного поля сверхпроводящего карбоиитрида ниобия. В поток азотной плазмы сверхвысокочастотного разряда вводят водород, пентафторид ниобия и пропан. Пропан берут п мольном соотношении CgHs/NbFr, 0,01:0,14. Плазмо- химический синтез проводят при знтальпии реагирующей смеси i,4-1,6 кВт-ч/кг и времени воздействия электрического разряда (5-7)-(Г с. Способ дает возможность получать карбоиитрида ниоб1 я дисперсностью 30-40 чм, однородные по эле- ментарному и фазовому составаN5, об. 1адаю- g щие на составе (j2 максимальным значением критического магнитного поля 420 кЭ.

Изобретение относится к технологии ио- рошковьк материалов, а именно к производству улыралнсиерсиых (pa.JMCp частиц менее iOO ям) карбонятрида нио- б(я, обладаюашх сверхпроводящями свон- c-jB,;)WH.

Целью 5нобретения являетсй оовы пение критического магнитного поля сверхгфоводя- щегс карбонитридя ннобяя,

IJpiiMCp L В поток азотной Ллззмы с; ерхвысоко ; стоп(ого разркд колебательной м ошяостью 3,5 кВт прн расходе йзота ,S м / авод гг 0,п и /ц водо|)олй, 60 г/ч

ne . Taqj fopHAa |;и .;0ня н (Mo.abfioe oi iiOiueHHe СзН;;/

0,5 л/ч пропана. . NbF-5 0,07).

При времени 50злействия разряда 6-Ш с и 4нтз.ьпни резгируюигей смеси 1,5 кВт-ч/кг смеси 8 результате химк . ескнх превращений н пладмохимическом реакторе из потока, содержащего изо г, водород и фтористый гшдород, в конце технологического трахтп осаждают порошок карбонитрнда ниобия диснерсгюстьн) 40 и, состав (), критическое магнитное поле которого состйвля т 420 кЭ, а то время как критическое магнитное поле пороиишв карбинитрьгда икобия, получеиных по спосо- 6v, описанному ц прототипе, не Нревыша- tr ВП к.

/7р«л д 2. 3 аналогичных условиях по ос.-jjibFibiM параметрам расход nposiaKS и оддер; нза«ст ка уровне 0.1 л/ч (CaHp/NhF 0.0) н получают порошок карбонитри- да нисбич соста :а С,рз, критическое мзгнкт5- ое поле которого составляет 32(J кЭ.

Пример 3. В аналогичных условиях по ociajibijbiM параметрам расход пропана яод- держивают на уровне 1,0 л/ч (C.iHg/ /NbF5 0,14} и получают порошок кар- бопитрнда киобий состапя ЫЬМо «;кСо,42, критическое магнитное р.оле которого составляет 290 кЭ.

Пример 4. В аналогичных условиях по остальным парсШетрэм расход пропана поддерживают на уройие К8 л/ - (C.iHR/ ./NbFy 0,25) и гю.пунают порошок кар- бонятркда ниобк состава NbN ,y2f,Co-5, критн- ш. ское мапттнпе поле которого составляет 235 кЭ. ,

Использование з качестве легколетучего соедянеиня пе11тафтоп«да ниобия обусловле- ;-ii) тем. что ф-горидьг ниобия обладают меньшей хиыячрсксй ycToft HBfscTbJO, чем хлориды, что {как оказпли ироведениые зксперимеитал.гные исследовяя я) приводит к ус- .ю стадии восстанов.пеиил к дает боЛь- luirl вклад времени в завершающие стадии об к гдапаиия карбоиитрнда ниобия и формй- рове кия его состава. KptjMe того, более низ- кап . емпература плавления и значительно weHbi ufie значения упругости пара NbFs при (вмперйтуре плавления дают возможность г, для его дозировки в процессе симтеза жидкостные дозаторы, отличаютаиеся сугиественно мены11ямн (по сравнению с порошковыми дозаторами, применяющимися для дозировки NhCIs) колебаниями расхода, что позволяет повысить однородность

получаемых пороужов по составу в облас ти, оптимальной по величине критического магнитного поля.

В качестве углеводорода берут пропан, поскольку кинетика термического разложения пропана п условиях плазмохимического процесса в наибо.пьшей степ& ш соотает- ствует кинетике восстановления пентафтори- да ниобия.

Для получения сверхпроводящего кар- бонитрида ниобия, обладающего повышенг ными значениями критического магнитно- го ПОЛЯ, пситафторид ниобия и пропан берут в мольном отношении C.iHs/NbFs т : 0.01+0,И. Нижняя граница этого отношения ооределяетсуи минимальным технически возможным уровнем контроля содер0 жанкй углерода в карбонитриде ниобия, и его верхняя граница соот11етствует составу NbNn/,C( При большем содержании углерода в карбонитриде критическое магнитное поле не превышает максималь- , ного значения, достигнутого в прототипе. Энтальпию реагирующей смеси азот-во- . дород-пропан-пентафторид ниобия следует поддерживать на уровне 1,4-1,6 кВт-ч/кг ; смеси. Понижение энтальпии реагирующей смеси приводит к сняженню выхода целеQ вого продукта, а ее повышение энергетически невыгодно.

Время воздействия электрического разряда иа реагируюзцую смесь должно составлять (5-7)-Ю с. Сокращение времени воздействия разряда (как и снижение энс тальиии смеси) приводит к снижению выхода целевого продукта, а его увеличение вызывает конструктивные усложнения используемой аппаратуры.

Способ позволяет получать порошки карбонитрида ниобия дисперсностью 30--

0 40 нм, однородные по элементарному и фазовому составам, обладающие на составе NbN(y;Ca5 максимальным зн ачечием критического магнитного поля 429 кЭ. Описываемый сп особ позволяет реализовать критиг ческое магнитное поле, примерно в три раза превыцгающее соответствующие величины для традиционно получаемых порошков.

. . Формула изобретения

Способ получения ультрадисперсного 0 сверхпроводящего карбонитрида ниобия, включающий плазмохимкческий синтез путем воздействия электрического разряда на реагирующую смесь, содержа иую азот. водо-. род, углеводород и легколетучее соединение ниобия, отличающийся тем, что, с лелью 5 повышения критического магнитного поля сверхпроводяш.его карбонитрида ниобия, в качестве легколетучего соединения ниобия берут йентафторид ниобия, в качестве уг

31420766;4

леводорода - пропан в мольном отио-пии реагируюи ей смеси 1.4--1,6 кВт-ч/кг

шении CgHe/NbFs - 0,01 - 0,14, а плаз-и времени воздействия электрического разрямохимический синтез проводят при энталь-да (5-7)-10 с.