И.П. БОРОВИНСКАЯ, Т.И. ИГНАТЬЕВА, В.И. ВЕРШИННИКОВ, О.М. ЕМЕЛЬЯНОВА, В.Н. СЕМЕНОВА Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ УЛЬТРА- И НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ Показана возможность применения технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения субмикронных порошков тугоплавких соединений с последующим измельчением их до наноразмерных в результате дополнительной химической обработки. Отсутствие крупномасштабных и экономически выгодных методов производства ультра- и нанодисперсных материалов ограничивает развитие их потенциального применения. В настоящее время для получения тугоплавких соединений высокого качества широко используется перспективный, экологически чистый метод – самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), сочетающий сравнительно простую технологию с малыми внешними энергозатратами, позволяющий получать продукты с регулируемым химическим и фазовым составом, различной дисперсности. Экстремальные условия, характеризующие СВС, влияют не только на химический и фазовый состав образующихся соединений, но и на морфологию и размер частиц. Установлено /1-3/, что процесс горения сопровождается первичным структурообразованием, и в волне горения могут образовываться первичные частицы продукта размером менее 200 нм. После окончания химической реакции размер частиц увеличивается в результате процесса вторичного структурообразования. При химико-термической обработке измельченного спека СВС-продукта соответствующими растворами («химическом диспергировании») происходит удаление примесей, растворение дефектных слоев на границе кристаллитов. В результате спек распадается на монокристаллические частицы, размеры которых могут соответствовать размерам первичных кристаллитов, сформировавшихся во фронте горения, и не превышать 100-200 нм /4/. Использование ультра- и нанодисперсных порошков - один из наиболее эффективных способов создания наноматериалов. На примере получения карбида титана и карбида вольфрама различной дисперсности показаны возможности технологии СВС с восстановительной стадией для синтеза таких порошков. В общем виде реакции получения карбидов титана и вольфрама можно представить следующим образом: TiО2 + Mg + C → TiC∙MgO∙Mg WO3 + Mg + C → WC∙MgO∙Mg Установлено, что фазовый состав и размер частиц образующихся порошков зависят от многих факторов. Синтез проводился в условиях, оптимальных для образования ультра- и наноразмерных частиц TiC и WC. Спеченные полупродукты содержали основной продукт TiC или WC, оксид магния, не прореагировавший металлический магний и карбиды магния, как побочные продукты синтеза. Процесс выделения (диспергирования) TiC и WC из продуктов синтеза, названный кислотным обогащением, сводился к растворению магния, оксида магния и промежуточных соединений. Были изучены системы различного состава, применяемые для кислотного обогащения. Выделенные порошки TiC и WC содержали некоторое количество не прореагировавшего углерода и кислород в виде оксидов титана и вольфрама. Путем последовательного рафинирования в растворах хромовой смеси и щелочи были получены карбиды титана и вольфрама, очищенные от примесей. При этом наблюдалось изменение дисперсности порошков: первичные агломераты распались на более мелкие структуры TiC кубической модификации и WC гексагональной модификации с размером частиц не более 300 нм. Установлено, что на дисперсность конечного соединения влияет состав растворов, применяемых на стадии кислотного обогащения. Таким образом, технология СВС с восстановительной стадией и последующим химическим диспергированием позволяет получать, в том числе в промышленных масштабах, высококачественные порошки TiC и WC заданной структуры с размером частиц менее 100-200 нм. Список литературы 1. Mukasyan A.S., Borovinskaya I.P. “Structure formation in SHS nitrides”. – Int.J.of SHS. 1992. V.1. №1. Р.55-63. 2. Шугаев В.А., Рогачев А.С., Мержанов А.Г. “Исследование структурообразования СВС-продуктов в модельных экспериментах”. ИФЖ. 1993. Т.64. №4. С.463-468. 3. Мержанов А.Г.”Макроскопическая кинетика и современная химия”. – Труды 1-го Всесоюзн. симпоз. по макрокинетике и газодинамике. 1984. Алма-Ата. 4. Borovinskaya I.P. “Chemical classes of the SHS processes and materials”. – Pure and Appl. Chem. 1992. V.64. 7. Р.919-940.