Способ получения тугоплавких неорганически материалов Советский патент 1978 года по МПК C22C29/00 C01B31/30 C01B33/06 C01B35/00 

свою очередь прогревается, воспламеняется, реагирует и передает часть тепла соседнему слою. Таким образом, реакция протекает в топком слое смеси в зоне горепия, где температура достигает 200(J- 4000°К. Зопа горения перемещается по смеси со скоростью 1-15 см/сек 3. Недостатком этого способа синтеза является получение целевого продукта в порошкообразном виде, что требует дополнительных операций для создания литого продукта. Цель предлагаемого изобретения - способ получения тугоплавких неорганических материалов: карбидов, боридов, силицидов, нитридов металлов IV-VI групп и твердых сплавов на их основе исключающего перечисленные выше недостатки. Поставленная цель достигается тем, чго в реакционную смесь, состоящую из окислов металлов и восстановителя, например, алюминия, магйия, вводят неметалл, например углерод, окисел бора, окисел кремния, азот, а воспламенение проводят локально при давлении газообразной среды. Для получения твердых сплавов в реакционную смесь, кроме перечисленных компонентов, вводят металл-связку, например никель, кобальт. С целью улучшения качества литых материалов, например устранения пор и раковин, а также ускорения, разделения целевого продукта и шлака синтез проводят в режиме установившегося вращения при перегрузках 100-1500 g (ускорение свободного падения). С целью устранения испарения летучих компонент процесс проводят под давлением 1000- 5000 ат. С целью получения композиционных материалов в реакционную смесь вводят легирзющие добавки, например марганец, магний. Предложенный способ синтеза литых тугоплавких неорганических соединений и твердых сплавов опробован на опытных установках. Пример 1. Получение литого тугоплавкого неорганического соединения МоаС. Смесь 228 г МоОз, 12 г С и 108 г А1 перемешивают в смесителе в течение 1 ч. Смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра и уплотняют. Форму со смесью помещают в реактор. Воспламенение смеси проводят нагретой вольфрамовой спиралью при давлении газа в реакторе 1 ат. Горение сопровождается сильным выбросом смеси. По окончании горения образец выдерживают в реакторе 1 ч, в течение которого заканчивается разделение целевого продукта (Мо2С) и шлака (), жидких при температуре синтеза с последующим затвердеванием их в виде разделенных слоев и остыванием до комнатной температуры. Продукт синтеза представляет собой литой образец цилиндрической формы, разделенный на два слоя. Верхний слой, хрункий AlaOa и С нижний серебристый, прочный Мо2С. Выход Мо2С составляет 20% от расчетного, вследствие выброса смеси из формы имеются мелкие поры и раковины. Данные рентгенофазного анализа. Пелевой продукт представляет собой смесь МозС и Мо. Данные химического анализа. Содержание связанного углерода, % по весу. Расчет на Мо2С 5,85; найдено 4,2. Данные анализа по микротвердости и плотности. Микротвердость 1790 кг/мм. Плотность 9,1 г/см. Пример 2. Получение литого тугоплавкого неорганического соединения. Готовят смесь 288 г МоОз, 12 г С и 108 г А1, перемешивают в смесителе в течение 1 ч. Смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра, и уплотняют. Форму помещают в бомбу постоянного давления. Воспламенение смеси проводят нагретой вольфрамовой спиралью при давлении аргона в бомбе 100 ат. Горение протекает без выброса смеси. По окончанию горения образец извлекают из формы. Продукт синтеза представляет собой литой образец цилиндрической формы, четко разделенный на два слоя. Верхний серый, хрзпкий А12Оз и С, нижний-прочный, серебристьтй Л1о2С. Выход Мо2С составляет 100% от расчетного. Поры и раковины отсутствуют. Содержание связанного углерода, % по весу. Расчет на Мо2С 5,85; найдено 5,6. Целевой продукт представляет собой Микротвердость 1790 кг/мм. Плотность 8,8 г/смз. Пример 3. Получение литого тугоплавкого неорганического соединения Мо2С. Готовят смесь 288 г МоОз, 12 г С и 108 г А1, перемешивают в смесителе в течение 1 ч. Смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра, и уплотнят. Форму со смесью помещают в бомбу ысокого давления. Воспламенение смеси роводят нагретой вольфрамовой спиралью ри давлении аргона в бомбе 2000 ат. Гоение протекает без выброса смеси. По кончанию горения образец извлекают из формы. Продукт синтеза представляет собой лиой образец цилиндрической формы, четко азделенный на два слоя. Верхний серый, рупкий АЬОз и С, нижний прочный, сереристый Мо2С. Выход Мо2С составляет 00% от расчетного. Поры и раковины отутствуют. Содержание связанного углерода, % по есу. Расчет на Мо2С 5,85; найдено 5,8. Целевой продукт представляет собой МогС. Микротвердость 1790 кг/мм. Плотность 8,8 г/смз. Пример 4. Получение литого тугоплавкого неорганического соединения MogC. Готовят смесь 288 г МоОз, 12 г С, 108 г А1, неремешивают в смесителе в течение 1 ч. Смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра, и уплотняют. Форму со смесью помещают на центрифугу, которую приводят во вращение. Перегрузку доводят до 1000 g, после чего смесь воспламеняют разогретой вольфрамовой спиралью при давлении в камере центрифуги 1 ат. Горение протекает без выброса смеси. По окончании горения образец извлекают из формы. Продукт синтеза представляет собой литой образец цилиндрической формы, четко разделенный на два слоя. Верхний серый хрупкий и С, нижний серебристый, прочный Мо2С. Выход МогС составляет 100% от расчетного. Поры и раковины отсутствуют. Целевой продукт представляет смесь Мо2С и Мо. Содержание связанного углерода весу. Расчет на Мо2С 5,85; найдено 4,4. Микротвердость 1790 кг/мм. Пример 5. Получение литого плавкого неорганического соединения СгзС2. Готовят смесь 150 г СгОз, 50 г Сг, 20 г С и 81 г А1, перемешивают в смесителе в течение 1 ч. Смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра, н уплотняют. Форму со смесью помещают в реактор. Воспламенение смеси проводят нагретой вольфрамовой спиралью при давлении в реакторе 1 ат. Горение протекает практически без выброса смеси. По окончании горения образец извлекают из формы. Продукт синтеза представляет собой литой образец цилиндрической формы, разделенный па два слоя. Верхний серый хрупкий АЬОз, нижний серебристый прочный СгзС2. Выход СгзС2 составляет 90% от расчетного. Имеются мелкие поры и раковины. Данные рентгенофазного анализа. Целевой продукт представляет собой смесь СгзС2, Сг4С, Сг. Содержание связанного углерода, % по весу. Расчет на СгзС2 13,3; найдено 10,2. Микротвердость 1350 кг/мм. Пример 6. Получение литого тугоплавкого неорганического соединения VN. Готовят смесь 552 г V205 и 270 г А1, перемещпвают в смесителе в течение 1 ч Смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра и уплотняют. Воспла менение смеси проводят нагретой вольфра мовой спиралью при давлении азота в бом бе 100 ат. Горение протекает без разброса По окончании горения образец извлекают из формы. Продукт синтеза продетазляст собой лиой образец, четко разделенный на два лоя: верхний - серый хрупкий АЬОз, ижний серо-коричневый прочный VN. ыход VN составляет 100% от расчетного. меются мелкие поры и раковины. Целевой продукт представляет собой месь VN, V3N, V. Содержание связанного азота, % по веу. Расчет на VN 21,6; найдено 11,5, Пример 7. Получение твердого сплава 5% TiC-f45% Мо2С + 10% Ni. Готовят смесь 144 г МоОз, 145 г TiO2, 1 г iNiO, 28 г С и 180 г А1, перемешивают течение 1 ч, смесь засыпают в тугоплавкую форму, имеющую вид цилиндра, и употняют. Форму со смесью помещают в ректор. Воспламенение смеси проводят наретой вольфрамовой спиралью при давлении в реакторе 1 ат. Горение сопровождается сильным разбросом смеси. По окончании горения образец извлекают из формы. Продукт синтеза представляет собой литой образен цилиндрической формы, разделенный на два слоя. Верхний серый хрупкий АЬОз, нижний серебристый прочный (твердый сплав). Выход целевого продукта составляет 30% от расчетного. Целевой продукт представляет собой смесь TiC, Мо2С, Ti, Мо, Ni. Содержание связанного углерода, % по весу. Расчет на 45% Mo2C-f45% TiC-f+ 10% Ni: 8,65; найдено 8,2. Плотность 6,7 г/см. Предлагаемый способ позволил получить литые тугоплавкие неорганические соединения Лтеталлов IV-VI групп периодической системы и твердые сплавы, которые в настоящее время в промыщленности не получают. Они обладают характеристиками, отвечающими требованиям промыщленности. Получение тугоплавких материалов в режиме горения позволяет получить сразу же литое изделие заданной формы. Формула изобретения 1.Способ получения тугоплавких неорганических материалов путем локального воспламенения смеси исходных компонентов под давлением газообразной среды, отличаю щ и и с я тем, что, с целью получения литых тугоплавких неорганических материалов, в качестве исходной смеси используют смесь окислов металлов IV-VI групп периодической системы с восстановителем и неметаллом. 2.Способ по н. 1, отличающийся тем, что, с целью ползчення сплавов, в исходную смесь вводят металл-связку, например никель, кобальт. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранення испарения летучих компонент, процесс проводят под давлением 1000-15000 атм. 4.Снособ по п. 1, отличающийся

78

тем, что, с целью получения композицион-Источники информации,

ных материалов, в исходную смесь вводятпринятые во внимание при экспертизе

легирующую добавку, например марганец,1. Р. Киффер, П. Шварцкопф. Твердые

магний.сплавы. М., «Металлургиздат, 1957, с. 35.

5. Способ по п. 1, отличающийся5 2. Р. Киффер, П. Шварцкопф. Твердые

тем, что, с целью устранения раковин исплавы, М., «Металлургиздат, 1957, с. 40.

пор процесс ведут при центробежном уско-3. Авторское свидетельство СССР

рении 100-1500 g.№ 255221, кл. С 22С 29/00, 1967.

617485