Материал на основе бора Советский патент 1992 года по МПК C22C29/14 C01B35/04 

Изобретение относится к неорганической химии и порошковой металлургии, в частности к соединениям с высоким содержанием бра в системе Ti-В, и может быть использовано в качестве жаропрочных, износостойких материалов и покрытий.

В системе Ti-B известны соединений: ,Т1зВ4. TiB2. Ti2B5.

Известен борид TiaB-q (23,13 мас.% бора), имеющий ромбическую структуру, изо- структурен Периоды решетки А: .259, ,77,,042.

Температура разложения ТКзВз 2200°С. Микротвердость 2000-2200 кг/мм2.

Имеются данные о существовании в системе Ti-B соединения Ti2Bs (36,10 мас.% В). Этот борид кристаллизуется в гексагональной сингонии. структурный тип W2Bs периоды решетки А. ,98, .98. По составу этот борид наиболее близок к заявляемому материалу, однако свойства этого борида (физические, химические) не изучены.

Более изученным и наиболее близким к заявляемому материалу по достигаемому эффекту является диборид титана - ПВ2 (31,1 мае % бора) TiB2 кристаллизуется в

гексагональной сингонии, структурный тип AJB2. Периоды решетки А: .028, ,228. Температура плавления TiBa 3225°C. Диборид титана характеризуется высокой твердостью Н 3200-3400 кг/мм2, однако его нельзя отнести к химически стойким соединениям. TiB2 полностью разлагается в растворах, обладающих окислительными свойствами (НМОз. Н202), а также в смесях с комплексообразующими агентами (H2S04, H2C204

Цель изобретения - повышение твердости материала и его химической стойкости в азотной и серной кислотах.

Высокобористый материал содержит компоненты в следующем соотношении. мас.%:

Титан25-27

БорОстальное

и состоит из кристаллов, имеющих форму полиэдра с параметрами кристаллической решетки а 10-26 ±0,ОЗА, ,4±0,ОЗА.

Главными отличительными признаками предлагаемого материала по сравнению с прототипом являются повышенное содержание бора и особенности структуры, что позволяет получить.новое качество, а именсл С

vi

VI

О СО 00

о: повысить его твердость и химическую тойкость.

Увеличение содержания бора приводит тому, что в образцах остается непрореагиовавший бор, что снижает выход продукта и увеличивает расход бора.

Высокобористый материал получают в режиме горения из мелкодисперсных порошков титана и бора, которые смешивают в соотношении (12-13). прессуют в виде таблетки, помещая последнюю в смесь титана и бора, взятую в соотношении . Смеси помещают в керамические емкости в реактор, инициируют горение таблетки в инертной среде. После прохождения волны горения сбрасывают давление и извлекают продукт.

Идентификацию проводят с помощью рентгенофазового анализа. Соединение TiBi2 индицируется в структурный тип А В12. Параметры а и с элементарной ячейки определяют методом наименьших квадратов. Содержание титана и бора в сгоревшем продукте определяют с помощью микроанализатора Сатеса.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример. Для получения высокобори- стого материала TiBi2 мелкодисперсные порошки титана (г 45 мкм) и аморфного бора (г 1 мкм) перемешивают в соотношении ,5 (74 мас.% В и 26,2 мас.% Т)), прессуют в виде цилиндрической таблетки диаметром 20 мм и высотой 25 мм. В процессе синтеза теряются незначительные количества бора, поэтому его берут с некоторым избытком. Пористость смеси 60%. В керамическую емкость засыпают смесь TI с В в соотношении , в которую помещают таблетку. Емкость помещают в реактор, инициируют горение в таблетке. Взаимодействие осуществляют в инертной среде (аргон) при давлении 20 атм. После 0 прохождения фронта горения сбрасывают давление и извлекают продукт.

По данным рентгенофазового анализа получен однофазный TiBi2 с параметрами решетки аКЮ,26±0,03)А, с(14,4±-0,03)А. 5 Кристаллы имеют серый цвет. Найдено, что содержание бора (мас.%) 73.8; титана 26,2. Микротвердость Н 4000 кг/мм . В азотной и серной кислотах (1:10) разлагается за 10 ч 10% материала. Результаты приме- 0 ров, схемы различного состава представлены в таблице.

Формула изобретения Материал на основе.бора, содержащий титан, отличающийся тем, что, с целью 5 повышения твердости и химической стойкости в азотной и серной кислотах, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Титан25-27

30 БорОстальное

и состоит из кристаллов, имеющих форму полиэдра с параметрами кристаллической решетки ,26+-0,03 А, с-14,41+-0,03 А.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к высоко бори- стым материалам, которые могут быть использованы в качестве жаропрочных и износостойких материалов и покрытий. Сущность изобретения: предложенный материал имеет следующий состав, мас.%: титан 25-27, бор - остальное и состоит из кристаллов, имеющих форму полиэдра с параметрами кристаллической решетки ,26±0,03 А, ,41±0,03 А. 1 табл.