Самораспространяющийся высокотемпературный синтез МАХ-фазы Nb2AlC из порошковой смеси Nb+Al+C+Mg+Mg(ClO4)2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Разработаны технологические основы получения МАХ-фазы Nb2AlC методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из порошковых смесей Nb+Al+C с энергетической добавкой Mg+Mg(ClO4)2. В результате синтеза образуется многофазный порошок, содержащий целевую фазу Nb2AlC и вторичные фазы NbC, Nb2C, AlNb2, MgO и MgAl2O4. Показано, что фазовый состав продукта и выход целевой фазы регулируются содержанием в шихте углерода. Уменьшение количества углерода в шихте относительно его стехиометрического соотношения приводит к снижению содержания карбидов ниобия в продукте. Определены оптимальные соотношения компонентов для получения после кислотного выщелачивания порошка, содержащего ~82 мас. % Nb2AlC.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. И. Вершинников

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: vervi@ism.ac.ru
Russian Federation, ул. Академика Осипьяна, 8, Московская область, Черноголовка, 142432

Д. Ю. Ковалев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук

Email: vervi@ism.ac.ru
Russian Federation, ул. Академика Осипьяна, 8, Московская область, Черноголовка, 142432

References

  1. Barsoum M.W. The MAX Phases: A New Class of Solids: Thermodynamically Stable Nanolaminates // Prog. Solid State Chem. 2000. V. 28. P. 201–281. https://doi.org/10.1016/S0079-6786(00)00006-6
  2. Barsoum M.W. MAX Phases. Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides. Weinheim: Wiley, 2013. P. 437.
  3. Barsoum M.W., Radovic M. Elastic and Mechanical Properties of the MAX Phases // Annu. Rev. Mater. Res. 2011. V. 41. P. 195–227.
  4. Hettinger J.D., Lofland S.E., Finkel P., Meehan T., Palma J., Harrell K., Gupta S., Ganguly A., El-Raghy T., Barsoum M.W. Electrical Transport, Thermal Transport, and Elastic Properties of M2AlC (M=Ti, Cr, Nb, and V) // Phys. Rev. B. Condens. Matter. 2005. V. 72. Р. 115–120. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.115120
  5. Salama I., El-Raghy T., Barsoum M. W. Oxidation of Nb 2 AlC and Ti, Nb 2 AlC Air // J. Electrochem. Soc. 2003. V. 150. № 3. P. 152–158. https://doi.org/10.1149/1.1545461
  6. Tan L., Yang S. First-Principles Calculation of Nb 2 AlC/Nb // JOM. 2013. V. 65. № 2. P. 326–330. https://doi.org/10.1007/s11837-012-0548-1
  7. Salama I., El-Raghy T., Barsoum M.W. Synthesis and Mechanical Properties of Nb 2 AlC and (Ti,Nb) 2 AlC // J. Alloys Compd. 2002. V. 347. №1–2. P. 271–278. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(02)00756-9
  8. Schuster J.C., Nowotny H. Investigations of the Ternary Systems (Zr, Hf, Nb, Ta)-Al-C and Studies on Complex Carbides // Z. Metallkd. 1980. B. 71. H. 6. P. 341—346.
  9. Радишевский В.Л., Лепакова О.К., Афанасьев Н.И. Синтез, структура и свойства МАХ-фаз Ti 3 SiC 2 и Nb 2 AlC // Вестн. Томского гос. ун-та. Химия. 2015. № 1. С. 33–38. https://doi.org/10.17223/24135542/1/5
  10. Miloserdov P., Gorshkov V., Kovalev I., Kovalev D. High-temperature Synthesis of Cast Materials Based on Nb 2 AlC MAX Phase // Ceram. Int. 2019. V. 45. № 2. Part A. P. 2689–2691. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.10.198
  11. Shiryaev A. Thermodynamics of SHS Processes: An Advanced Approach // Int. J. Self-Propag. High-Temp.Synth. 1995. V. 4. № 4. P. 351–362.
  12. Petricek V., Dusek M., Palatinus L. Crystallographic Computing System JANA2006: General Features // Z. Kristallogr. 2014. V. 229. № 5. P. 345–352. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
  13. Crystallography Open Database. http://www.crystallography.net/cod
  14. Jain S.P., Ong G. Hautier et al. The Materials Project: A Materials Genome Approach to Accelerating Materials Innovation // Appl. Mater. 2013. V. 1. № 1. P. 011002. https://doi.org/10.1063/1.4812323

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns of the combustion product of mixture III with different contents of the heating additive X Mg–Mg(ClO4)2 after acid leaching.

Download (30KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The effect of carbon deficiency in mixture IV on the phase composition of the product (acid leaching in H2SO4 for 2 h at 120–140°C).

Download (15KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diffraction pattern (experimental, calculated and difference) of the product after leaching with a 50% carbon deficiency in the mixture.

Download (16KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Size distribution (a) and micrographs of powder particles (b–d) after leaching at a 50% carbon deficiency in the mixture.

Download (81KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences