PhD (Engineering), junior researcher of the Laboratory “Digital Twins of Materials and Technological Procedures of their Processing”
кандидат технических наук, младший научный сотрудник лаборатории «Цифровые двойники материалов и технологических процессов их обработки»
PhD (Engineering), Associate Professor, assistant professor of Chair “Materials Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials”
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
PhD (Engineering), Associate Professor, assistant professor of Chair “Materials Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials”
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
postgraduate student
аспирант
Producing powder compositions using conventional processing technology can lead to the formation of large agglomerates and, therefore, makes it difficult to obtain a uniform microstructure. The production of composites by self-propagating high-temperature synthesis can reduce costs and the number of technological stages, as well as lead to obtaining composites that are more homogeneous. Synthesis by the combustion of mixtures of powder reagents of sodium azide (NaN3), fluoroplastic (C2F4), aluminum and titanium with different ratios of reagents in a nitrogen gas atmosphere at a pressure of 4 MPa was used for the production of a highly dispersed powder ceramic AlN–TiC composition. Thermodynamic calculations have confirmed the possibility of synthesis of AlN–TiC compositions of different formulations in combustion mode. The dependences of temperature and combustion rate on the composition of the initial mixtures of reagents were experimentally determined for all stoichiometric reaction equations. The study have shown that the experimentally found dependences of combustion parameters on the ratio of the initial components correspond to the theoretical results of thermodynamic calculations. The formulation of the synthesized composition differs from the theoretical composition by a lower content of target phases and the formation of Al2O3, Na3AlF6 and TiO2 side phases. The powder composition consists of aluminum nitride fibers with a diameter of 100–250 nm and ultradisperse particles of predominantly equiaxed and lamellar shapes with a particle size of 200–600 nm. As the combustion temperature increases to produce the largest amount of titanium carbide phase, the particle size increases to the micron level.
Получение порошковых композиций с помощью обычной технологии обработки может привести к образованию крупных агломератов и, следовательно, осложняет получение однородной микроструктуры. Производство композитов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза может снизить затраты и количество технологических стадий, а также привести к получению более однородных композитов. Для получения высокодисперсной порошковой керамической композиции AlN–TiC применен синтез методом горения смесей порошковых реагентов азида натрия (NaN3), фторопласта (C2F4), алюминия и титана при разном соотношении реагентов в атмосфере газообразного азота при давлении 4 МПа. Термодинамические расчеты подтвердили возможность синтеза композиции AlN–TiC разного состава в режиме горения. Экспериментально определены зависимости температуры и скорости горения от состава исходных смесей реагентов по всем стехиометрическим уравнениям реакций. Показано, что экспериментально найденные зависимости параметров горения от соотношения исходных компонентов соответствуют теоретическим результатам термодинамических расчетов. Состав синтезированной композиции отличается от теоретического состава меньшим содержанием целевых фаз и образованием побочных фаз Al2O3, Na3AlF6 и TiО2. Порошковая композиция представляет собой волокна нитрида алюминия диаметром 100–250 нм и ультрадисперсные частицы преимущественно равноосной и пластинчатой форм с размером частиц 200–600 нм. При увеличении температуры горения для получения наибольшего количества фазы карбида титана наблюдается укрупнение размера частиц до микронного уровня.