автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Технология получения силицидов ниобия методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с предварительной механической активацией компонентов

На правах рукописи

Шкода Ольга Александровна

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДОВ НИОБИЯ МЕТОДОМ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ КОМПОНЕНТОВ

05.17.11 - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических

материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в отделе структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Максимов Ю.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Слосман Аркадий Иосифович

доктор химических наук, профессор

Аввакумов Евгений Григорьевич

Ведущая организация: Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка, Московская область.

Защитасостоится года в 'Гчас. ^мин. на

заседании диссертационного совета Д 212.269.08 в Томском политехническом университете, 634034,Томск, пр. Ленина, 3 0, в 117ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научно - технической библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан 2004г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, / /I

кандидат технических дс бяа,уй--£/у'ч^Петровская Т.С.

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Ускорение научно-технического прогресса требует создания новых материалов, способных работать в условиях высоких температур, скоростей, нагрузок и агрессивных сред, и обладающих высокими физико-химическими и механическими свойствами, благодаря которым такие материалы способны к эксплуатации в экстремальных условиях. Особую роль в решении этих задач приобретают неорганические материалы различных классов, в том числе силициды переходных металлов. Известно применение таких силицидов в авиационной, ракетной, ядерной промышленности.

В настоящее время существуют способы получения силицидов, но они отличаются значительными энергетическими затратами, многостадийностью технологического процесса. Синтез силицидов затруднен, т.к. кремний характеризуется низкой диффузионной активностью, а тепловой эффект химических реакций относительно мал (для NbSi2 - 163 кДж/моль). Поэтому разработка новых методов получения таких соединений и исследование полученных продуктов является весьма актуальной и представляет научный и практический интерес.

Одним из перспективных методов получения этих соединений является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Метод СВС основан на использовании внутренней энергии исходных компонентов. Для некоторых веществ, в том числе силицидов ниобия, собственной внутренней энергии недостаточно, и в таком случае провести СВС невозможно без какой-либо предварительной обработки или подогрева. Механическая активация (МА) компонентов низкоэнергетических систем, к которым относится и система ниобий - кремний, необходима для создания запаса энергии, снижения кинетического барьера на перенос массы. Во время механоактивации происходят структурные изменения в порошковой смеси, изменение масштаба гетерогенности, очищение поверхностей от оксидов и адсорбированных пленок, образование высокодефектной структуры. Благодаря приобретенной при МА энергии становится возможным осуществление СВС при комнатной температуре без предварительного подогрева.

Работа посвящена изучению воздействия предварительной МА порошков кремния и ниобия на процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

низкоэнергетической (Л Н для -126 кДж/моль), и провести

СВС в обычных условиях затруднительно. Синтез силицидов ниобия имеет практическое значение, они могут использоваться в атомной, полупроводниковой технике, для изготовления различных покрытий и пленок т.к. обладают электрофизическими, огнеупорными, антикоррозионными, жаропрочными свойствами.

Цель работы - Разработка технологии получения силицидов ниобия путем механической активации смеси порошков кремния и ниобия и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Для достижения этой цели были поставлены задачи: 1. Изучение процессов, происходящих при механоактивации порошков № и Si. 2.Исследование влияния возникающих в процессе механоактивации изменений- в структуре и составе порошковой смеси на последующие процессы прессования и СВС в режимах послойного горения и.теплового взрыва. 3.Определение условий протекания реакции СВС. 4.Исследование синтезированных продуктов.

Новизна полученных результатов.

1. Протекание самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в слабоэкзотермической системе ниобий - кремний возможно только после предварительной механоактивации. Послойный режим горения возможен после механоактивации кремния и ниобия от 30 секунд до 2 минут, режим теплового взрыва возможен после механоактивации от 2 минут до 28 минут за счет структурных изменений компонентов порошковой смеси и их химического взаимодействия с образованием силицидов ниобия.

2. Установлено, что при механической активации происходят изменения морфологии компонентов смеси и изменение фазового состава дисперсной системы за счет протекания механохимического синтеза, который приводит к полному или частичному взаимодействию компонентов с образованием силицидов (ТчГЬ 812, КЬ581г, №5813), что зависит от времени механической активации. За время от 30 секунд до 2 минут механоактивации формируется максимально благоприятная для послойного горения структура, состоящая' из диспергированных частиц, агломератов, слоистых композитов и необходимого количества механосинтезированных силицидов ниобия (до 35 %).

3. При самораспространяющемся высокотемпературном синтезе в режиме теплового взрыва после 4 минут предварительной

механической активации наблюдаются процессы твердопламенного горения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Возможность осуществления самораспрстрастраняющегося высокотемпературного синтеза в слабоэкзотермической системе ниобий - кремний, за счет повышения внутренней энергии порошковой системы после предварительной механической активации.

2. Особенности механохимического синтеза силицидов ниобия при совместной и раздельной механической активации ниобия и кремния и их влияние на закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режимах послойного горения и теплового взрыва.

3. Условия образования слоистых агломератов в процессе механической активации, которые способствуют осуществлению самораспространяющегося высокотемпературного синтеза за счет образования лучшего контакта между частицами и формирования центров последующей кристаллизации.

4. Закономерности прессовании механоактивированной порошковой смеси ниобия и кремния, заключающиеся в том, что с повышением давления прессования пористость прессовок возрастает, достигая максимума при 11 МПа, а затем снижается. Эта особенность объясняется строением и составом агломератов, содержащих механосинтезированные силициды ниобия. Для порошковой смеси не подвергнутых механоактивации такой особенности не наблюдается.

Практическая ценность работы

Впервые реализован самораспространяющийся

высокотемпературный синтез в слабоэкзотермической системе ниобий - кремний в режимах послойного горения и теплового взрыва для получения силицидов ниобия.

Разработана технология получения однофазного (МЬ$12) и многофазного синтезированного продукта путем механической активации исходных компонентов и последующего самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Синтезированные силициды ниобия испытаны в качестве катода для ионно-лучевого упрочнения изделий.

Найдены пределы концентраций исходных компонентов (от № -57 масс.%, 81 - 43 масс.% до N - 90 масс.%, 81 - 10 масс.%) и время механической активации (от 30 до 120 с), при которых возможно

б

протекание послойного режима самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе ниобий - кремний. Определены оптимальные условия для получения однофазного продукта NbSi2.

Определены особенности прессования механически активированной порошковой смеси, заключающиеся в скачкообразном увеличении пористости при увеличении давления прессования. Исходная пористость прессованных образцов зависит от времени механической активации.

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается многочисленными экспериментальными результатами,

применением современных приборов и методик, сопоставлением полученных данных с опытными результатами научных исследований других ученых в области механоактивации и СВС.

Публикация

Результаты диссертации представлены в 17 работах, опубликованных в российских и зарубежных научных журналах, сборниках, трудах и материалах Всероссийских и Международных конференций.

Апробация работы

Результаты докладывались на III Межвузовской конференции «Молодежь, наука и образование: проблемы и перспективы» (Томск 1999 г.), V Международном симпозиуме по СВС (Москва 1999 г.), VI и VII Всероссийской научно - технической конференции «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск 1999 г., 2000 г.), III Международной научно - технической конференции «Проблемы промышленных СВС - технологий» (Барнаул, 2000 г.), III Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, 2000 . г.), Международной конференции «Фундаментальные основы механохимических технологий» (Новосибирск 2001 г.), IV Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, 2001 г.), VI Международном симпозиуме по СВС (Хайфа, 2002 г.), Всероссийской конференции «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов» (Москва, 2002 г.), Международной конференции «Сопряженные задачи механика, информатики и экологии» (Томск, 2002 г.), VI Всероссийской (Международной) конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано) систем» (Томск, 2002 г. XVII Международном симпозиуме по СВС (Краков,

2003 г.), а также на научных семинарах отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, в котором приведены основные результаты и выводы. Общий объем диссертации 164 страницы (включая 75 рисунков, 2 таблиц, 140 библиографических ссылок и одно приложение).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, определены цели работы и ее тематика, сформулированы положении выносимые на защиту, и научная новизна результатов исследований, отражена их практическая значимость.

Первая глава диссертации посвящена литературному обзору и содержит 4 раздела, в которых рассмотрены метод СВС в режимах послойного горения и теплового взрыва, метод механической активации и его применение для СВС - процесса.

Вторая глава является методической. В ней рассмотрены исследуемая система ниобий - кремний, технологические особенности проведения механической активации и СВ - синтеза, инструментальные методы исследований механоактивированных и синтезированных материалов. Механоактивацию проводили в высоконапряженной планетарной мельнице в среде аргона. Соотношение массы порошка к массе шаров составляло 1:20, время МА изменяли от 15 секунд до 120 минут.

В третьей главе представлены результаты экспериментального изучения МА порошка кремния и исследование процесса фазоструктурообразования продуктов при совместной МА порошковой смеси кремния и ниобия, приготовленной на состав № - 62,3 масс.%, 81 - 37,7 масс.% (стехиометрия №$¡2). Результаты РФА активированного кремния показали, что с увеличением времени МА размеры кристаллитов уменьшаются, одновременно увеличивается величина микроискажений.

Исследования морфологических особенностей порошковых частиц до и после МА показали, что структура порошковой смеси претерпевает значительные изменения в процессе механоактивации. На рис. 1 показаны частицы кремния и ниобия до активации. Крупные частицы осколочной формы с размерами 140 - 700 мкм являются частицами порошка кремния. Частицы ниобия имеют размеры 5-80 мкм. Исследование порошковой смеси на просвечивающем электронном микроскопе показало, что после 30

секунд МА в смеси уже присутствуют фазы ИЬ^з, ИЬзБ! и остаются исходные частицы кремния и ниобия. Далее в смеси фиксируются фазы (двух модификаций).

Микрофотография смеси после 2 мин. МА представлена на рис. 2. Здесь практически невозможно различить частицы ниобия и кремния. Наблюдаются агломераты, состоящие из мелких деформированных частиц ниобия, соединенных с кремнием. Ниобий, как более пластичный материал, обволакивает частицу кремния, налипая к ней со всех сторон. РФА показывает (рис.3), что за это время в смеси образуются фазы Общее

количество механосинтезированных фаз составило 25 - 35 % после 2 минут МА.

Изображение сечения образующихся слоистых агломератов видно на рис. 4. Слои кремния (светлого цвета) перемешаны со слоями ниобия (серого цвета). При дальнейшем увеличении времени МА продолжаются процессы агломерации и роста количества механосинтезированных силицидов ниобия. На рис. 5 показана порошковая смесь после 5 мин МА. Видно, что агломераты состоят не только из отдельных частиц, но и из слоев. После 15 мин МА (рис. 6) большинство частиц представляют собой агломераты округлой формы. Слои в агломератах становятся больше, и агломерат плотнее. Содержание силицидов в смеси непрерывно растет, а содержание исходных компонентов уменьшается. При дальнейшем увеличении времени МА происходит разламывание уже образованных слоистых агломератов и одновременное формирование новых, при этом слои становятся тоньше и прилипшие частицы порошковой смеси меньше. Микрофотография смеси порошков после МА в течение 60 мин представлена на рис. 7. Видны слоистые агломераты, составленные из частиц различного размера и вида.

Таким образом, в смеси, начиная с 30 с обработки в планетарной мельнице, протекает механохимический синтез, который при временах более 15 мин МА приводит к полному превращению смеси исходных компонентов в набор силицидов или к такому состоянию порошковой смеси, при котором с помощью РФА невозможно зафиксировать исходные компоненты. Действительно, после термического отжига, исходные компоненты были обнаружены. После механоактивации в интервале от 30 с до 2 мин преодолеваются диффузионные затруднения, задерживающие массоперенос. Затруднения, как правило, вызваны оксидами и

различными адсорбированными пленками на поверхности частиц. МА убирает такие затруднения, очищая поверхности частиц, что способствует возникновению и протеканию процесса СВС. Механоактивированная порошковая смесь имеет сложное строение, которое непрерывно меняется во время МА. При увеличении времени меняется масштаб гетерогенности не только отдельных частиц, но и частиц - агломератов. После 3-5 мин МА агломераты становятся плотнее и состоят из частиц пластинчатой формы, скрепленными фазами механосинтезированных силицидов ниобия. До 2 мин МА и формируется необходимая измельченная высокодефектная структура, с определенным количеством механосинтезированных силицидов ниобия, необходимая для послойного режима протекания СВС. Установлено, что для исходного состава № - 62,3 масс.%, Si - 37,7 масс.% (стехиометрия NbSi2) СВС можно осуществить только после предварительной МА в течение от 30 секунд до 2 мину

Рис. 1. - Микрофотография исходной порошковой смеси состава № — 62,3 масс.%, Б! — 37,7 масс.%, х 30

Рис. 2. - Микрофотография порошковой смеси состава ИЬ — 62,3 масс.%, - 37,7 масс.%

после 2 мин МА в аргоне, Мпорош„: Мшаро,= 1:20, х 2000

Последний параграф третьей главы посвящен исследованию особенностей прессования активированной порошковой смеси состава № - 62,3 масс.%, Si - 37,7 масс.% (стехиометрия NbSi2). Механоактивированные порошки ведут себя при прессовании иначе, чем обычные порошки. На рис. 8 представлены зависимости исходной пористости от давления прессования для образцов после 2 мин МА. Для всех исследуемых интервалов времени выдержки под прессом при давлении в 11 МПа происходит увеличение пористости. Это объясняется морфологией смеси в течение этого

Рис. 3. Фрагменты рентгенограмм порошковой смеси состава ЫЬ -62,3 масс.%, - 37,7 масс.%.; а - исходная смесь, б - после 1 мин МА, в - после 2 мин МА, г - после 3 мин МА, д - после 5 мин МА, е

- после 15 мин МА. Атмосфера МА - аргон, Mnopomita:Mm4»»= 1:20, О . NbSi2, + - Nb3Si2, О . NbjSij -гекс., О - тетр. 2 Э: Si (111)-33^Nb (110)-45,17

Рис. 4. Изображение Рис. 5. Микрофотография порошковой смеси состава Nb - порошковой смеси состава Nb -62,3 масс.%, Si - 37,7 масс.% 62,3 масс.%, Si - 37,7 масс.% после 2 мин МА в аргоне, после S мин. МА в аргоне, Мпороа1„:Мш.ро.= 1:20, х 400 M,«^.»^^ 1:20, х 8000

Рис. 8. Зависимость пористости (11) отпрессованных образцов от давления прессования (Р) для состава № — 62,3 масс.%, Si - 37,7 масс.% после 2 мин МА: время выдержки под давлением: а -15 с, б -60 с, в- 120 с.

времени МА.. При давлении до 11 МПа уменьшение пористости происходит за счет перемещения частиц и агломератов друг относительно друга. При достижении давления 11 МПа агломераты начинают раскалываться, и увеличение объема происходит за счет образующихся дефектов, трещин и отрывания фрагментов агломератов. После 2 мин МА агломераты, являются, рыхлыми и разрушаются при прессовании. При больших временах МА они становятся плотнее и не могут разрушаться так легко.

В четвертой главе исследован, процесс послойного.горения механоактивированных порошков кремния и ниобия; Определены их концентрационные пределы для послойного режима протекания -СВС. Устойчивый послойный режим наблюдается при исходном соотношении компонентов: от № - 57 масс. %, Si - 43 масс. % до содержания № - 90 масс. %, Si - 10 масс.% Полученные данные-представлены на рис.9,10

• мим« Масс.% • II м и 40 Масс.% Б)' Рис. 9. Зависимость Рис. 10. Зависимость

максимальной температуры скорости горения от содержания

горения от содержания кремния кремния в исходной порошковой

в порошковой смеси: а—реакция смеси; (2 мин МА в аргоне,

протекает в присутствии жидкой Мп0рОШ„:Мшаро,=1:20) фазы, в - реакция - в твердой фазе; (2 мин МА в аргоне,

Мпороищ/Мщаро,—1:20)

Показано получение однофазного (№812) продукта. Его синтез возможен при увеличении исходного кремния на 5 - 6 масс.% относительно стехиометрии состава №>812. Результаты РФА смеси до и после СВС представлены на рис. 11,12.

Проведены исследования микроструктур синтезированных в режиме послойного горения активированных смесей состава № — 63,3 масс.%, Si - 37,7 масс.% при различных диаметрах образцов и после разной длительности. МА. В микроструктуре присутствуют равноосные зерна ЬЛзБЬ и зерна вытянутой формы (рис. 13, 14). Во всех образцах диаметром 10 мм, после 1 мин МА такие зерна присутствуют. Они остаются и при увеличении диаметра образца до 30 мм, но в меньшем количестве. Такие зерна в основном состоят из фазы №5813, содержащей больше ниобия; чем остальные обнаруженные фазы В процессе МА происходит.

синтез силицидов ниобия и уменьшение содержания исходных компонентов. После 1 мин МА остается больше исходного кремния: и ниобия, чем после 2 мин МА. На основе остающегося ниобия формируется фаза богатая ниобием ТЛ^Ь. Теплоотвод в образцах... малого диаметра больше, температура в нем ниже и остывают они быстрее. При увеличении диаметра образца температура повышается, происходит более интенсивное взаимодействие между

частицами, и фаза ЛЬ^г успевает трансформироваться в фазу с большим содержанием кремния.

Для определения факторов, влияющих на осуществление СВС после МА, были проведены эксперименты по исследованию раздельной активации кремния и ниобия. Установлено, что послойный режим горения СВС реализуется после раздельной МА кремния и ниобия уже в течение 15 с. Характер горения для раздельно активированных отличается от горения совместно активированных порошков.

Рис. 13. Микрофотография образца, синтезированного из совместно активированной в течение 1 мин в аргоне при соотношении

М„орош«:МШ1рош=1:20 порошковой смеси состава: № - 62,3 масс.%, - 37,7 масс.% , х 600, диаметр -10 мм

Рис. 14. Микрофотография образца, синтезированного из совместно активированной в течение 2 мин в аргоне при соотношении

Мпорои1и:Мшаро.=1:20 порошковой смеси состава: ЫЬ - 62,3 масс.%,

- 37,7 масс.% образца, х 700, диаметр - 10мм.

При температуре горения ниже температуры легкоплавкой эвтектики реакция происходит в твердой фазе. Исследования по влиянию раздельной МА ниобия и кремния показали, что наличие в смеси механосинтезированных силицидов ниобия не является единственным фактором, влияющим на осуществления СВС: наличие мехоносинтезированных силицидов ниобия оказывает влияние на характер и параметры горения.

В пятой главе рассматривается влияние МА на закономерности протекания СВС в режиме теплового взрыва при нагреве реакционного объема с постоянной скоростью 145 ± 25 °С в мин. Эксперименты проводили на смеси порошков ниобия и кремния, приготовленной для стехиометрического состава Определены

временные пределы МА, после которых возможно осуществление

теплового взрыва, а также начальные и максимальные температуры теплового взрыва. Установлено, что тепловой взрыв осуществляется только после МА от 2 до 28 мин. На рис. 15 представлены зависимости максимальной температуры и температуры начала реакции от времени МА. На рис. 16 представлена зависимость теплового эффекта реакции от времени предварительной МА.

После проведения теплового взрыва наблюдается образование как многофазного, так и однофазного (NbSi2) продуктов. При синтезе многофазного продукта фаза NbSi2 является преобладающей, кроме неё присутствуют (двух

модификаций) и

Максимальная температура при горении превышает значение легкоплавкой эвтектики только после 2 и 4 мин МА. Расчетная адиабатическая температура для фазы NbSi2 составляет 1900 °С. Недостижимость адиабатической температуры объясняется тем, что после 2 мин МА в смеси уже присутствуют

механосинтезированные силициды ниобия, и при увеличении времени МА их количество возрастает.

При длительности МА более 4 мин реакция при тепловом взрыве происходит в твердой фазе. Тенденция к повышению температуры начала реакции при увеличении времени МА объясняется увеличением содержания механосинтезированных силицидов и уменьшением количества исходных компонентов в смеси. Снижение максимальной температуры при тепловом взрыве объясняется тем, что при горении меньшего количества реагентов система не успевает разогреться до высоких температур и растет степень превращения за счет механосинтеза.

Во время МА происходит множество разнообразных и одновременнопротекающих процессов. Уменьшение размеров частиц порошка и образование агломератов, уменьшение содержания исходных компонентов и образование силицидов ниобия, исчезновение кристаллической структуры и образование аморфизированной. Несмотря на то, что эти процессы происходят одновременно, их скорости отличаются друг от друга. При определенном времени МА преобладают те или иные процессы, влияющие на температурные характеристики теплового взрыва. Вся совокупность факторов и придает зависимостям волнообразный характер.

Тс ЛТ СС

Рис. 15. Зависимости максимальной температуры (А) и температуры начала реакции (•) от времени предварительной МА в аргоне при отношении

Мпор«11м:МимрО»=1:20 при

тепловом взрыве образцов состава: № - 62,3 масс.%, -37,7 масс.%. а - область реакции теплового взрыва, происходящего в присутствии жидкой фазы, в - область реакции теплового взрыва, происходящего в твердой фазе.

Ч

I

* I ь

Рис. 16. Зависимость теплового эффекта реакции от времени предварительной МА в аргоне при отношении

Мпорошкж'Мщарощ— 1:20 образцов состава: № - 62,3 масс.%, -37,7 масс.%: а - область реакции теплового взрыва,

происходящего в присутствии жидкой фазы, в - область реакции теплового взрыва, происходящего в твердой фазе.

В шестой главе представлена технологическая схема получения силицидов ниобия методом СВС с предварительной механической активацией компонентов (рис. 17).

Рис. 17. Технологическая схема получения силицидов ниобия методом СВС с использованием предварительной механоактивации

компонентов

Основные выводы

1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в слабоэкзотермической системе ниобий - кремний можно осуществить только после предварительной механической активации. Происходящие при механической активации структурные и химические изменения порошковой смеси являются необходимыми для возникновения и протекания самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

2. При совместной механической активации смеси происходят изменения морфологии, фазового состава порошков и развивается механохимический синтез, который может привести к полному или частичному превращению смеси исходных компонентов в набор силицидов, что зависит от времени механической активации, и за время от 30 до 120 секунд формируется максимально благоприятная для послойного горения структура, состоящая из диспергированных частиц, агломератов, слоистых композитов и необходимого количества механосинтезированных силицидов ниобия.

3. Прессование механиоактивированной порошковой смеси отличается от прессования исходных порошков, причиной возникающих особенностей являются изменения, происходящие во время механической активации. Исходная пористость прессованных образцов зависит от времени механической активации.

4. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в послойном режиме горения в дисперсной системе ниобий - кремний протекает в концентрационных пределах Nb - 57 масс.%, Si - 43 масс.% до Nb - 90 масс.%, Si - 10 масс.% и после механической активации от 30 до 120 секунд.

5. Для получения однофазного (NbSi2) продукта необходимо увеличение количества исходного кремния на 5 - 6 масс.% относительно стехиометрического состава, 120 секунд механоактивации перед проведением послойного режима самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

6. Меняя время предварительной механической активации можно осуществить жидкофазную или твердофазную реакцию при тепловом взрыве. При времени механоактивации от 2 до 4 минуты реакция происходит в жидкофазном режиме, при времени - от 4 до 28 минут - в твердой фазе.

7. Синтезированные силициды ниобия определенного состава можно получить путем механической активации смеси порошков кремния и ниобия, прессования механоактивированной смеси и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Effect of mechanical activation of silicon and niobium on SHS of silisides niobium / Shkoda OA, Tereckova O.G., Maksimov Yu.M. et аШт. J. SHS, № 3, v.8,1999, p.299 - 306.

Влияние механической активации кремния и ниобия на СВС силицидов ниобия/Шкода OA, Терехова ОТ1., Максимов Ю.М. и др.//Межд.журналСВС, №3, в.8,1999, с.299 - 306.

2.Effect of mechanical activation of silicon and niobium on SHS synthesis of silidde mobium/Tereckova O.G., Shkoda O.A., Maksimov Yu.M. etal//Abstracts V Int. Symposium on SHS, Moscow, Russia, 1999,p.ll5.

Влияние механической активации кремния и ниобия на синтез силицидов ниобия/Терехова О.Г., Шкода О.А., Максимов Ю.М. и др.//Тезисы V Межд.Симпозиума по СВС, Москва, Россия, 1999, с.115.

3.Шкода О.А., Терехова О.Г., Чалых Л.Д. Влияние механической активации исходной шихты на процесс получения силицидов ниобия // Сб.избр. докладов VI Веер. конф. Механика летательных аппаратов и современные материалы. Изд. 11 У, 1999, с. 66 - 67.

4.Шкода О.А., Терехова ОТ., Чалых Л.Д. Влияние механической активации исходных компонентов на получение силицидов ниобия СВ синтезом/Тезисы III Межд. Научно-техн.конференции «Проблемы промышленных СВС-технологий-2000», Барнаул, Россия, 2000, с.24.

5.Шкода О.А., Терехова О.Г. Возможность получения наноструктуры СВС - материалов с использованием механической активации/Тезисы III Всероссийской конференции молодых ученых» Физическая мезомеханика материалов», Томск, 2000, с. 141. б.Особенности прессования механоактивированной шихты ниобия и кремния/ Гамолко MB., Шкода О.А., Терехова О.Г. и др.// Материалы Всерос. научно - технической конф. Механика летательных аппаратов и современные материалы. - Томск: ТГУ .2000-С.69-71.

7.Influence of mechanical activation on the generation of the nanostructure of niobium silicides produced by SHS/Shkoda OA, Terekhova O.G., Itin B.I. et.al7/Abst of Int. conf. fundamental bases of mechanochemical technologies", Novosibirsk, Russia, 2001, p. 106.

Влияние механической активации на формирование наноструктуры силицидов ниобия, синтезированных методом СВС/Шкода О.А., Терехова О.Г., Итин В.И. и др.// Тезисы межд. конф. «Фундаментальные основы механохимических технологий», Новосибирск, Россия, 2001, с. 106.

8. Шкода О.А., Терехова O.L., Чалых Л.Д. Влияние механической активации исходных компонентов на СВС силицидов ниобия//Сб. науч. трудов. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Материалы и технологии. - Новосибирск: 2001.- С. 216 -221.

9.Шкода О.А, Терехова О.Г., Чалых Л.Д. Микроструктурные исследования синтезированного силицида ниобия с использованием механической активации// Труды Всерос. конф. Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов. Москва, 24 - 27.06.2002.- С. 518 - 522.

10.Effcct of mechanical activation on phase and structural formation on SHS of niobium silicidesVShkoda O.A., Terekhova O.G., Itin V.I. et.aU/Abstracts VI Int symp.on SHS,Haifa, Israel,2002, p.59.

Влияние механической активации на фазоструктуроформирование СВ-синтезйрованных силицидов ниобия./Шкода О.А., Терехова O.L., Итин В.И. и др.// Тезисы VI Межд. симп. по СВС, Хайфа, Израиль, 2002, с. 59.

11.Определение пределов горения механически активированной смеси ниобия и кремния / ОА Шкода, О.Г. Терехова, Л.Д. Чалых, М.В. Гамолко // Труды Всерос. конф. Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов. - Москва, 24 - 27.06.2002.- с. 428 - 432.

12.Шкода О. А., Терехова О.Г. Воздействие механической активацией на порошковую смесь ниобия и кремния для осуществления самораспространяющегося высокотемпературного синтеза// Материалы Межд. конф. Сопряженные задачи механики, информатики и экологии. - Томск: ТГУ, 2002.- С. 154 - 155.

13.Effect of mechanical activation on formation silicides niobium/Shkoda OA, Terekhova O.G., Itin V.I atel// Materials of VI all-russian (International) conference Physics and chemistry of ultra dispersed (nano) systems. - Tomsk. Moscow,2002, p.259 - 260.

Влияние механической активации на формирование силицидов ниобия/Шкода О.А., Терехова О.Г., Итин В.И. и др.//Материалы VI Всерос. (Международной) конф.»Физикохимия ультрадисперсных систем» - Томск, Москва, 2002, с. 259 - 260.

Излияние механической активации на формирование силицидов ниобия/Шкода О.А., Терехова О.Г., Итин В.И. и дрУ/Сб. науч. Трудов Физикохимия ультрадистпесных нано - систем. Москва, 2003, МИФИ, с. 476 - 479.

15.Effect of mechanical activation on phase and structural formation in SHS of niobium silicides/Shkoda OA, Tereckova O.G., Itin V.I. at el// Int. Jour. Of SHS, New-York,2002, № 2.

Влияние механической активации на фазоструктуроформирование силицидов ниобия методом СВС/Шкода О.А., Терехова О.Г., Итин В.И. и дрУ/Межд. Журнал СВС, 2002, №2.

16.0собенности прессования механически активированной смеси порошков ниобия и кремния/ Шкода О.А., Терехова О.Г., Гамолко М.В. и дрУ/ Цвет. Металлургия, 2003, №2, С.69 - 73.

17.Влияние механической активации на формирование силицидов ниобия/Шкода О.А., Терехова О.Г., Итин В.И. и дрУ/Сб. науч. Трудов Физикохимия ультрадисперсных нано - систем. Москва, 2003, МИФИ, с. 476-479.

Отпечатано ООО «Графика» 634050 г. Томск, ул. Беленца, 17,52-65-15 Лиц. ПД 12-0061 от 27.02.01 г. Заказ № 1027 от 29.04.04 г. Тираж 100 экз.

* - 8 6 8 в

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОЛУЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Основные закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

1.2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в режиме теплового взрыва.

1.3. Механическая активация твердых материалов

1 .4. Применение механической активации материалов перед самораспространяющимся высокотемпературным синтезом.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Система и материал исследований.

2.3. Методика проведения механической активации.

2.4. Методика подготовки образцов к проведению самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

2.5. Методика проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

2.6. Методика проведения теплового взрыва механоактивированных порошков.

2.7. Инструментальные методы исследования полученных продуктов.

3. МЕХАНИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ КРЕМНИЯ И НИОБИЯ.

3.1.Механическая активация кремния.

3.2. Исследование процессов фазо- и структурообразования продуктов при совместной механической активации кремния и ниобия.

3.3. Исследование особенностей прессования механически активированной порошковой смеси ниобия и кремния.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОСЛОЙНОГО ГОРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ КРЕМНИЯ И НИОБИЯ.

4.1. Исследование процесса горения совместно активированных порошков кремния и ниобия.

4.2. Определение концентрационных пределов горения системы ниобий - кремний.

4.3. Синтез однофазного продукта при послойном режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

4.4. Исследование структурного состояния образцов, синтезированных в послойном режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

4.5. Исследование влияния раздельной механической активации кремния и ниобия на послойный режим самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

5. ВЛИЯНИЕ СОВМЕСТНОЙ АКТИВАЦИИ ПОРОШКОВ КРЕМНИЯ И НИОБИЯ НА ПРОТЕКАНИЕ

САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА.

5.1. Исследование процесса горения в режиме теплового взрыва.

5.2. Изучение микроструктур образцов, синтезированных в режиме теплового взрыва.

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДОВ НИОБИЯ МЕТОДОМ

САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ

МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ

КОМПОНЕНТОВ.

ВЫВОДЫ.

Ускорение научно-технического прогресса требует создания новых материалов, способных работать в условиях высоких температур, скоростей, нагрузок и агрессивных сред, и обладающих высокими физико-химическими и механическими свойствами, благодаря которым такие материалы способны к эксплуатации в экстремальных условиях.

Особую роль в решении этих задач приобретают неорганические материалы различных классов, в том числе силициды переходных металлов. Известно широкое применение таких силицидов в авиационной, ракетной, ядерной промышленности.

В настоящее время существует много способов получения силицидов, но в основном они отличаются значительными энергетическими затратами, многостадийностью технологического процесса. Синтез силицидов затруднен, т.к. кремний характеризуется низкой диффузионной активностью, а тепловой эффект химических реакций относительно мал (для NbSi2 - 163 кДж/моль). Поэтому разработка новых методов получения таких соединений и исследование полученных продуктов является весьма актуальной и представляет научный и практический интерес.

Одним из перспективных методов получения этих соединений является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Метод СВС основан на использовании внутренней энергии исходных компонентов. Для некоторых веществ, в том числе силицидов ниобия, собственной внутренней энергии недостаточно, и в таком случае провести СВС невозможно без какой-либо предварительной обработки или использования дополнительного подогрева.

Механическая активация (MA) компонентов низкоэнергетических систем, к которым относится и система ниобий - кремний, необходима для создания запаса энергии, снижения кинетического барьера на перенос массы. Во время механоактивации происходят структурные изменения в порошковой смеси, изменение масштаба гетерогенности, очищение поверхностей от оксидов и адсорбированных пленок, образование высокодефектной структуры. Благодаря приобретенной при МА энергии становится возможным осуществление СВС при комнатной температуре без предварительного подогрева.

Работа посвящена изучению воздействия предварительной МА порошков кремния и ниобия на процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Система ниобий — кремний является низкоэнергетической (А Н для NbSi2 - 126 кДж/моль), и провести СВС в обычных условиях затруднительно.

Синтез силицидов ниобия имеет практическое значение, они могут использоваться в атомной, полупроводниковой технике, для изготовления различных покрытий и пленок т.к. обладают электрофизическими, огнеупорными, антикоррозионными, жаропрочными свойствами.

Цель работы — Разработка технологии получения силицидов ниобия путем механической активации смеси порошков кремния и ниобия и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Для достижения этой цели были поставлены задачи: 1.Изучение процессов, происходящих при механоактивации порошков Nb и Si. 2.Исследование влияния возникающих в процессе механоактивации изменений в структуре порошковой смеси на последующие процессы прессования и СВС в режимах послойного горения и теплового взрыва. 3.Определение условий протекания реакции СВС. 4.Исследование синтезированных продуктов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Возможность осуществления самораспрстрастраняющегося высокотемпературного синтеза в слабоэкзотермической системе ниобий -кремний за счет повышения внутренней энергии порошковой системы после предварительной механической активации.

2. Особенности механохимического синтеза силицидов ниобия при совместной и раздельной механической активации ниобия и кремния и их влияние на закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режимах послойного горения и теплового взрыва.

3. Условия образования слоистых агломератов в процессе механической активации, которые способствуют осуществлению самораспространяющегося высокотемпературного синтеза за счет образования лучшего контакта между частицами и формирования центров последующей кристаллизации.

4. Закономерности прессовании механоактивированной порошковой смеси ниобия и кремния, заключающиеся в том, что с повышением давления прессования пористость прессовок возрастает, достигая максимума при 11 МПа, а затем снижается. Эта особенность объясняется строением и составом агломератов, содержащих механосинтезированные силициды ниобия. Для порошковой смеси не подвергнутых механоактивации такой особенности не наблюдается.

Новизна полученных результатов

1. Протекание самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в слабоэкзотермической системе ниобий — кремний возможно только после предварительной механоактивации. Послойный режим горения возможен после механоактивации кремния и ниобия от 30 секунд до 2 минут, режим теплового взрыва возможен после механоактивации от 2 минут до 28 минут за счет структурных изменений компонентов порошковой смеси и их химического взаимодействия с образованием силицидов ниобия.

2. Установлено, что при механической активации происходят изменения морфологии компонентов смеси и изменение фазового состава дисперсной системы за счет протекания механохимического синтеза, который приводит к полному или частичному взаимодействию компонентов с образованием силицидов (NbSi2, NbsSi2, NbsSia), что зависит от времени механической активации. За время от 30 секунд до 2 минут механоактивации формируется максимально благоприятная для послойного горения структура, состоящая из диспергированных частиц, агломератов, слоистых композитов и необходимого количества механосинтезированных силицидов ниобия (до 35 %).

3. При самораспространяющемся высокотемпературном синтезе в режиме теплового взрыва после 4 минут предварительной механической активации наблюдаются процессы твердопламенного горения.

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается многочисленными экспериментальными результатами, применением современных приборов и методик, сопоставлением полученных данных с опытными результатами научных исследований других ученых в области механоактивации и СВС.

Практическая ценность работы

Впервые реализован самораспространяющийся высокотемпературный синтез в слабоэкзотермической системе ниобий — кремний в режимах послойного горения и теплового взрыва для получения силицидов ниобия.

Разработана технология получения однофазного (NbSi2) и многофазного синтезированного продукта путем механической активации исходных компонентов и последующего самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Синтезированные силициды ниобия испытаны в качестве катода для ионно-лучевого упрочнения изделий.

Найдены пределы концентраций исходных компонентов (от Nb — 57 масс.%, Si - 43 масс.% до Nb - 90 масс.%, Si — 10 масс.%) и время механической активации (от 30 до 120 сек), при которых возможно протекание послойного режима самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе ниобий - кремний. Определены оптимальные условия для получения однофазного продукта NbSi2.

Определены особенности прессования механически активированной порошковой смеси, заключающиеся в скачкообразном увеличении пористости при увеличении давления прессования. Исходная пористость прессованных образцов зависит от времени механической активации.

Публикации

Результаты диссертации представлены в 17 работах, опубликованных в российских и зарубежных научных журналах, сборниках, трудах и материалах Всероссийских и Международных конференций.

Апробация работы

Результаты докладывались на III Межвузовской конференции «Молодежь, наука и образование: проблемы и перспективы» (Томск 1999 г.), V Международном симпозиуме по СВС (Москва 1999 г.), VI и VII Всероссийской научно - технической конференции «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск 1999 г., 2000 г.), III Международной научно -технической конференции «Проблемы промышленных СВС - технологий» (Барнаул, 2000 г.), III Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, 2000 г.), Международной конференции «Фундаментальные основы механохимических технологий» (Новосибирск 2001 г.), IV Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, 2001 г.), VI Международном симпозиуме по СВС (Хайфа, 2002 г.), Всероссийской конференции «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов» (Москва, 2002 г.), Международной конференции «Сопряженные задачи механика, информатики и экологии» (Томск, 2002 г.), VI Всероссийской (Международной) конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано) систем» (Томск, 2002 г.),VII Международном симпозиуме по СВС (Краков, 2003 г.), а также на научных семинарах отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН.

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов. В первой главе приводится обзор известных литературных данных о процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в послойном режиме горения и в режиме теплового взрыва. Подробно представлен обзор литературы по механической активации, начиная с истории развития исследований и до применения механической активации для СВС - процесса. Вторая глава

выводы

На основании проведенных в работе исследований и полученных данных сделаны следующие выводы:

1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в слабоэкзотермической системе ниобий — кремний можно осуществить только после предварительной механической активации. Происходящие при механической активации структурные и химические изменения порошковой смеси являются необходимыми для возникновения и протекания самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

2. При совместной механической активации смеси происходят изменения морфологии, фазового состава порошков и развивается механохимический синтез, который может привести к полному или частичному превращению смеси исходных компонентов в набор силицидов, что зависит от времени механической активации, и за время от 30 до 120 секунд формируется максимально благоприятная для послойного горения структура, состоящая из диспергированных частиц, агломератов, слоистых композитов и необходимого количества механосинтезированных силицидов ниобия.

3. Прессование механиоактивированной порошковой смеси отличается от прессования исходных порошков, причиной возникающих особенностей являются изменения, происходящие во время механической активации. Исходная пористость прессованных образцов зависит от времени механической активации. концентрационных пределах Nb - 57 масс.%, Si - 43 масс.% до Nb - 90 масс.%, Si - 10 масс.% и после механической активации от 30 до 120 секунд.

5. Для получения однофазного (NbSi2) продукта необходимо увеличение количества исходного кремния на 5-6 масс.% относительно стехиометрического состава, 120 секунд механоактивации перед проведением послойного режима самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

6. Меняя время предварительной механической активации можно осуществить жидкофазную или твердофазную реакцию при тепловом взрыве. При времени механоактивации от 2 до 4 минуты реакция происходит в жидкофазном режиме, при времени - от 4 до 28 минут - в твердой фазе.

7. Синтезированные силициды ниобия определенного состава можно получить путем механической активации смеси порошков кремния и ниобия, прессования механоактивированной смеси и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

1. Мержанов А.Г., Шкиро В.М., Боровинская И.П. Способ получения тугоплавких неорганических соединений. — а.с. № 255221 (СССР). -Опубл. В Б.И., 1971 № 10.

2. Мержанов А.Г. Научные основы, достижения и перспективы развития процессов твердопламенного горения // Изв. АН, Сер. хим.- 1997.- №1.-С.8-32.

3. Мержанов А.Г., Филоненко А.К., Боровинская И.П. Новые явления при горении конденсированных систем // Докл. АН СССР. 1973. Т. 208. - № 4. - С. 892 - 894.

4. Ивлева И.П., Мержанов А.Г., Шкадинский К.Г. Математическая модель спинового горения // Докл. АН СССР. Т. 239. - № 5. - С. 1086 - 1088.

5. Мержанов А.Г. Процессы горения и синтез материалов. Черноголовка: Изд-во ИСМАН, 1998. - 512с.

6. Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Сеплярский Б.С. К теории фильрационного горения // Физика горения и взрыва, 1976. Т. 12. - № 3. -С. 162- 165.

7. Хайкин Б.И. Фильтрационное горение пористых материалов. // Горение и взрыв. МатерЛУ Всес. симпоз. по горению и взрыву. М.: Наука, 1977. С. 121-130.

8. Боровинская И.П. Образование тугоплавких соединений при горении гетерогенных конденсированных систем // Матер. IV Всес. Симпоз. По горению и взрыву. М.: Наука, 1977. — С. 138 - 148.

9. Барзыкин В.В. Тепловой взрыв в технологии неорганических материалов // Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория и практика. Черноголовка: «Территория», 2001, с. 8 - 32.

10. Семенов Н.Н. К теории процессов горения // Журн. рус. физ.-хим. об-ва.-1938. Т.60, № 3. С .241 - 250.

11. Семенов Н.Н. Тепловая теория горения и взрыва // Успехи физ. наук. 1940.- Т. 23, № 3.- С. 251 486.

12. Мержанов А.Г., Абрамов В.Г., Гонтковская В.Т. О закономерностях перехода от самовоспламенения к зажиганию // Докл. АН СССР.- 1963.Т. 148, №1.- С. 156- 159.

13. Абрамов В.Г., Гонтковская В.Т., Мержанов А.Г. К теории теплового воспламенения. Сообщение 1. Закономерности перехода от самовоспламенения к зажиганию // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1966.- № 3 .-С. 429-437.

14. Merzhanov A.G. Worldwide evolution and present status of SHS as a branch of modern R&D// Int. J of SHS. 1997. V. 6, № 2.-P. 119 163

15. Итин В.И., Братчиков А.Д., Постникова JI.H. Использование горения и теплового взрыва для синтеза интерметаллических соединений и лигатур на их основе // Порошковая металлургия. 1980, № 5.- С. 24 - 28.

16. Итин В.И., Братчиков А.Д., Постникова JI.H. Использование горения и теплового взрыва для синтеза интерметаллических соединений и лигатур на их основе // Порошковая металлургия. 1980, № 5.- С. 24 - 28.

17. Динамическая рентгенография фазовых превращений при синтезе интерметаллидов в режиме теплового взрыва / Мержанов А.Г., Писемская Е.Б., Пономарев В.И. и др. // ДАН. 1998. -Т. 363.- № 2 . - С. 203 - 207.

18. Маслов В.М., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Экспериментальное . определение максимальных температур процессовсамораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Физ. гор. и взрыва. 1978.- № 5.- С. 79 - 85.

19. Маслов В.М., Боровинская И.П., Зиатдинов М.Х. Горение систем ниобий- алюминий, ниобий германий // Физ.гор. и взрыва. - 1979. - № 1. - С. 49-57.

20. А. с. № 556110. Способ получения тугоплавких неорганических соединений /А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская, В.М. Маслов 1974. Заявка № 2109722. 1977. Бюл. изобр. № 16.

21. Синтез карбида тантала методом СВС / Шкиро В.М., Нерсисян Г.А., Мержанов А.Г. и др. // Порошковая металлургия.- 1979.- № 4 (196).- С. 14- 17.

22. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. -Новосибирск: Наука, 1986, с.304

23. А. С. 827462 (СССР). Способ переработки концентратов и полупродуктов, содержащих цветные и редкие металлы / Авт. Изобрет. Т.С. Юсупов, Е.А. Кириллова, Е.Н. Жирнов.- Опубл. 1977. Бюл. № 32.

24. Хинт П.А. Основы производства силикатных изделий— М., JL: Госстройиздат, 1957.-167с.

25. Гутман Э.М. Механохимия и защита от коррозии М.: Металлургия, 1981.-152с.

26. Ребиндер П.А. Юбилейный сборник АН СССР, посвященный 30 -летию Октября. М.: Изд-во АН СССР. 1947. - С. 1 - 11.

27. Бацанов С.С. Синтезы под действием ударного сжатия. Препаративные методы в химии твердого тела. - М.: Мир. 1976, с. 155 - 170.

28. Болдырев В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. — Новосибирск: Наука, 1983 65с.

29. Болдырев В.В., Аввакумов Е.Г. Механохимия твердых неорганических веществ //Успехи химии. 1971.-Т.- 40.-С. 1835 - 1856.

30. Болдырев В.В. Механохимия неорганических веществ // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук- 1978, № 14, вып. 6.-С. 3-11.

31. Болдырев В.В. Развитие исследований в области механохимии неорганических веществ в СССР// Механохимический синтез в неорганический химии. Сб. научн. тр. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.-250 с.

32. Ляхов Н.З., Болдырев В.В. Механохимия неорганических веществ. Анализ факторов, интенсифицирующих химический процесс // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. -. 1983, - № 12. вып. 5.-С. 3-8.

33. Бутягин П.Ю. Разупорядоченные структуры и механохимические реакции в твердых телах // Успехи химии, 1984. - Т. 53, вып.11.-С. 1769 - 1789.

34. Бутягин П.Ю. Кинетика и природа механохимических реакций. // Успехи химии. 1971 - Т. 40. С. 1935 - 1959.

35. Бутягин П.Ю. Проблемы и перспективы развития механохимии // Успехи химии. 1994. Т. 63, вып. 12.- С. 1031 - 1043.

36. Дерягин Б.П., Топоров Ю.П. Современное состояние исследований механоэмиссии // Доклады VII Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Ташкент, 1981, с. 3 7.

37. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973.-279 с.

38. Молчанов В.И., Юсупов Т.С. Физические и химические свойства тонкодиспергированных минералов. — М.: Недра, 1981. 157 с.

39. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии 2-е изд., . испр. и доп. М.: Металлургия, 1981. — 209 с.

40. Ребиндер П.А. Влияние активных смазочных сред на деформирование сопряженных поверхностей трения // О природе трения твердых тел. Минск: Наука и техника, 1971.- С. 8 20.

41. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. - 307 с.

42. Thiessen P.A., Meyer К., Heinike G. Grundlagen der Tribochemie // Berlin: Akad.-Verl. 1966, N 1. -S. 194 .

43. Tkacova K. Zdrobnovanie a akademiai v uprave a spracovani nerastov. -Bratislava: VEDA, 1984. 103 s.1. A A

44. N. Stevulova, V. Sepelak, K.Tkacova Механически индуцированные превращения в кремнии // Химия в интересах устойчивого развития №• 6, 1998, с. 253-257.

45. Berlin Heinicke G. Tribochemistry. -: Akad. Verl., 1984. - 495 S.

46. Mamoru Senna. Distribution of ligand field strencth. Generation by mechanical stressing, its consequences and technical application/ Int. conference "Fundamental Bases of Mechanical Technologies", book of abstracts, august 16-18, 2001, p.22.

47. Болдырев В.В. О кинетических факторах, определяющих специфику механохимических процессов в неорганических системах //Кинетика и катализ.-1972.-Т. 13.-С. 1411-1417.

48. Браницкий Г.Б., Свиридов В.В. //Гетерогенные химические реакции. -Минск: Высш. шк., 1960. С. 20 - 25.

49. Исследование химических реакций при разрушении кристаллов неорганических солей / В.В. Болдырев., В.Р. Регель, Ф.Х. Уракаев и др. // Докл. АН СССР. 1975.-Т. 18.-С. 634-636.

50. Аввакумов Е.Г., Болдырев В.В., Стругова А.И. Механохимическое разложение нитрата натрия // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1971. -№4.-С. 122- 124.

51. Структурные нарушения в кристаллах аппатита в результате механической активации/ Болдырев В.В., Чайкина М.В., Крюкова Г.Н. и др.// Докл. АН СССР.- 1986. Т. 286.-С. 1426- 1428.

52. Молоцкий М.И. Электронные возбуждения при разрушении кристаллов. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1983. - Вып. 5. - С. 30 - 37.64. . Butyagin P.Yu. // Reactivity og Solids. 1986. - V. 1, № 4. - С. 345 - 361

53. Власова M.B., Каказей Н.Т. Изучение процесса механического активирования твердых тел методом ЭПР // Изв. СО АН СССР. Сер. Хим. Наук-1983.-№12. вып. 5.-С. 40-45.

54. Павлюхин Ю.Т., Медиков Я.Я., Болдырев В.В. Исследование магнитных свойств аморфных магнетиков ферритного состава с помощью эффекта Мессбауэра// Физ. Твердого тела. 1983. - № 5. - С.630 - 638.

55. Бутягин П.Ю. Проблемы и перспективы развития механохимии. // Успехи химии. 1994.-№ 63 (12). - С.- 1031 - 1042.

56. Уракаев Ф.Х., Болдырев В.В. Расчет физико-химических параметров реакторов для механохимических процессов // Неорг. материалы. 1999.-Т. 35.- № 2.-С. 248-256.

57. Павлюхин Ю.Т., Медиков Я.Я., Болдырев В.В. Механизм и стадийность механической активации некоторых ферритов шпинелей // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. - 1983. - № 5. - С. 46 - 53.

58. Griffith А.А. The phenomena of rupture and flow in solids // Phil. Tsans. Roy. Soc.- 1920. V. A 221, p. 163 197.

59. Аввакумов Е.Г., Багрянцев Г.И., Волков В.В. Кинетика механохимического взаимодействия тетрагидробората натрия с хлористым аммонием // Материалы Всесоюз. симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Таллин, 1975. - Ч. II. - С. 26-32.

60. Аввакумов Е.Г., Стругова Л.И. Механическая активация твердофазных реакций. Сообщ. 6. О применении уравнений бездиффузионной кинетики к механохимическим реакциям в смесях твердых веществ // Изв. СО АН

61. СССР. Сер. хим. наук. 1979. - № 2. - С. 34 - 38.

62. Юшкин Н.П. Механические свойства минералов. — Л.: Наука, 1971. 283 с.

63. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа. 1976. - 308 с.

64. Taylor G.I. The mechanism of plastic deformation of crystals // Proc. Roy. Soc. 1934.-V.A 145.-P. 362-404.

65. Гольдберг E. Л., Павлов C.B. Кинетическая модель механической активации разрушения. Основные положения модели // Изв. СО РАН.

66. Френкель Я.И., Конторова Т.А. К теории пластической деформации и двойникования // Журн. экспер. и техн. физики.- 1938. Т. 8.- С. 89-95.

67. Rumpf Н. Wischaftlichkeit und Okonomisce Bedeutung des Zerkleiner // In: Zerkleinern (4 Eupopaischen Symposium), Dechema Monogr. Weinheim. Chemie, 1976. Bd. 79. S. 19-41.

68. Колосов A.C. Некоторые вопросы моделирования и оценки энергетической эффективности процессов измельчения твердых тел // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук.-1985.- №2.- вып. 1. С. 26 39.

69. Hess W., Schonert К. Die Zerkleinerung von Kalksteinkugel bei kombinirter Druck und Schubbeanspruchung // In: Zerkleinern (4 Europaiscen Symposium), Dechema Monogr. Weinhein: Chemie, 1976, Bd. 79, S. 151-165.

70. Hoffman N., Flugel F., Schonert K. Die Bruchstuck Groben verteilungbei der Zerkleinerung von bmaren und ternaren Mischungen . Chemie -Ing. Techn., 1976, Jhrg. 48, №4, S.329-331.

71. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. -М.: Металлургия, 1971. 263 с.

72. Ребиндер П. А. Физико-химические исследования процессов деформации твердых тел //: Юбилейный сборник АН СССР к X X X• летию Великой Октябрькой социалистической революции. Т. 1. М.:

73. Изд-воАН СССР, 1947.-С. 333.

74. Ребиндер П.А., Шрейнер Л.А., Жигач К.Ф. Показатели твердости в бурении. М.: Изд-во АН СССР, 1944. - 276 с.

75. Блиничев В.Н., Бобков С.П., Клочков Н.В. Распределение энергии, подводимой к телу в процессе разрушения. Доклады VII Всесоюзногосимпозиума по механоэмисси и механохимии твердых тел. Ч. II. Ташкент, 1981.С.152-154.

76. Бернхард К., Хеегн X. Связь между активностью и расходом энергии при механическом активировании твердых материалов// Доклады VII Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Ч. 3. Ташкент, 1981. С. 145-252.

77. Афанасьев Г.Т., Боболев В.К. Инициирование твердых взрывчатых веществ ударом. М.: Наука, 1968. - 172 с.

78. Твердые тела под высоким давлением/ Под. ред. В. Пола, Д. Варшауэра. -М.: Мир, 1966.-523 с.

79. Кротова Н.А., Карасев В.В., Дерягин Б.В. Исследования электронной эмиссии при отрыве пленки высокополимера от стекла в вакууме // Докл. АН СССР.- 1953.-Т. 83.- С. 777-780.

80. Евдокимов В.Д., Семов Ю.И. Экзоэлектронная эмиссия при трении. -М.: Наука, 1973.- 182с.

81. Lohffl Die Electronenemission bei der Oxidation mechanisgh bearbeiteter Metalloberflachen. Z. Phys., 1956, Bd. 146, S. 356-446.

82. Ребиндер П.А. ,Калиновская H.A. Понижения прочности поверхностного слоя твердых тел при адсорбции поверхностно активных веществ // Журн. техн. Физики.- 1932.- Т 2.-С . 726 - 755.

83. Лихтман В.И., Щукин Е.Д. Физико-химические явления при деформации металлов // Успехи физ. наук.- 1958.- Т. 66, вып. 2. С. 213 -245.

84. Гистлинг A.M., Броунштейн В.И. О диффузионной кинетике реакций в сферических частицах //. Журн. прикл. химии.- 1950.- Т. 23.- С. 1249 -1256.

85. Кононюк И.Ф. Об одной модели твердофазных реакций в смесях порошков //Журн. физ. химии.- 1973.- Т. 47.- С. 526 531.

86. Hedvall I.A., Loffler L. Uber den Einflub yon Ubergangszustanden aus die Bildungsgeschwindigkeit des Koaltspihells aus festen Oxyden // Z. anorg. allg. Chem. 1937. Bd 234, S. 233 238.

87. Болдырев B.B. О кинетических факторах, определяющих специфику механохимических процессов в неорганических системах // Кинетика и катализ.- 1972.- Т. 13, вып. 6. С. 1414 - 1421.

88. Неронов В.А Цикл исследований и разработка экстремальных процессов получения тугоплавких боридов и материалов на их основе // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада.- Новосибирск, 1998 г.

89. Егорычев К.Н., Курбаткина В.В., Нестеров Е.Ю. Влияние механической активации на взаимодействие в системе Mo-Si // Изв. вызов. Цв. металлургия. 1996.- №1 .-С. 52.

90. Егорычев К.Н., Курбаткина В.В., Левашов Е.И. Перспективы применения механического активирования низкотермических материалов для синтеза композиционных материалов СВС- технологий // Изв. вузов. Цв. Металлургия. -1996.- №6.-С. 49-52.

91. Корчагин M.A., Григорьева Т.Ф., Баринова А.П. Твердофазный режим самораспространяющегося высокотемпературного синтеза/ Докл. АН, 2000, т.372, № 1, с. 40-42.

92. The effect of mechanical treatment on the rate and limits of combustion in SHS process/Korchagin A.A. ,Grigorieva T.F.,Barinova A.P. et al:// Int. Jornal of SHS, v.9, № 3, 2000, p. 307 320.

93. Самсонов Г.В., Дворина JI.A., Рудь Б.М. Силициды. М.: Металлургия.-1979. 272 с.

94. Самсонов Г.В. Силициды и их использование в технике. АН УССР, Киев, 1959

95. Торопов Н.А., Андреев И.Ф. Неорганические бескислородные соединения кремния. JI. 1964. 179с.

96. Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов с неметаллами.- Металлургия. 1964

97. S. Gedevanishvili, L. Munir, G. Tsagareishili Combustion synthesis in the Nb- Si system under the influence of an applied electric field. MOAMBE, 1997, v. 156, №3

98. The synthesis of NbSi2 by mechanical alloying/ T. Lou, G. Fan, B. Ding et al.- J. Mater, Res., 2002. vol. 12, No.5, p. 1172.

99. B. Li, L. Liu, X.M. Ma, Amorphization in the Nb Si system by mechanical alloying//Journal of allows and compounds, 202, 1993, p. 161 - 163.

100. Тугоплавкие соединения./ Справ, изд. Самсонов Г.В., Винницкий И. М.-М.: Металлургия, 1976.-560 с.

101. Хинт И., Ванаселья JL, Вайк Г. и др. О перспективных применениях силикальцита в гидротехническом строительстве. Бюллетень по водному хозяйству, 1971 № 8, с. 111-118.

102. А. с. 101874 (СССР). Центробежная барабанная мельница/ Голосов С.И.- Бюл. Изобр., 1955, № 11.

103. Бушуев Л.П. О конструировании и применении планетарных центробежных мельниц// Изв. вузов. Горн. Журнал.- 1960. № 2. С. 17 -20.

104. Жирнов Е.Н. Современные измельчающие аппараты, основанные на принципе планетарного движения, их классификация. Физико-химические исследования механически активированных веществ.-Новосибирск: Наука, 1975.- С. 3 - 12.

105. А.с. 433714 (СССР). Аппарат непрерывного действия/ Болдырев В.В., Голосов С.И., Аввакумов Е.Г. и др. О.И., 1975, № 22.

106. Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. М.: Металлургия. 1987.-208с.

107. Ковба Л.Н., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. М.: Изд-во МГУ.-1976.-230 с.

108. Powder Diffraction File. Swarthomore: Joint Communitee on Powder Diffraction Standarts. 1989.

109. Микроанализ и растровая электронная микроскопия / Под ред. Ф.Морис, Л.Мени, Р.Тиксье М.:- Металлургия. 1985.- 407с.

110. Рид С. Электронно-зондовый микроанализ. М.: Мир. - 1979. - 423с.

111. Лаборатория металлографии / Под ред. Лившица Б.Г. Москва: Металлургия, 1965. - 439с.

112. Effect of mechanical activation of silicon and niobium on SHS of silisides niobium / Shkoda O.A., Tereckova O.G., Maksimov Yu.M. et al.//Int. J. SHS, №3, v.8, 1999, p.299 306.

113. Механические превращения при вибродиспергировании титана в присутствии поверхностно активных веществ/ Иванова Т.С., Липсон А.Г., Кузнецов В.А. и др. // Колл. журнал. - 1996. - Т.58.- С. 764-769.

114. Шкода О.А., Терехова О.Г., Чалых Л.Д. Влияние механической активации исходной шихты на процесс получения силицидов ниобия // Сб. избранных докладов VI Всерос. конфер. Механика летательных аппаратов и современные материалы. Изд. ТГУ, 1999, с. 66 67.

115. Шкода О.А., Терехова О.Г., Чалых Л.Д. Влияние механической активации исходных компонентов на СВС силицидов ниобия // Сб. научных трудов. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Материалы и технологии. Новосибирск : 2001.- С. 216 - 221.

116. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия. 1991. 432с.

117. Кондрашов Ф.В., Попильский Р.Я. Прессование керамических порошков. М.: Металлургия , 1968

118. Шкода О.А., Терехова О.Г. Воздействие механической активацией на порошковую смесь ниобия и кремния для осуществления самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Материалы

119. Межд. конф. Сопряженные задачи механики, информатики и экологии.

120. Томск : ТГУ, 2002.- С. 154- 155.

121. Effect of МА on phase and structure formation in SHS of niobium silicides/ Shkoda O. A., Tereckova O.G., Itin V.I. et al.// Abstracts of VI Int. Symposium on Self Propagation High Temperature Synthesis (SHS 2001), Technion, Haifa, Israel, 2002, p. 59.