Кубический (типа @ @ ) оксинитрид ванадия

 

КУБИЧЕСКИЙ (ТИПА NaClJ ОКСИНИТРИД ВАНАДИЯ общей формулы ,,, где Z 0,46-0,57; у 0,330 ,50, как материал для градуирования шкап аппаратов высокого давления. со со О5 tc

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g С Ol С 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Е, а! - : !

Й

" т 11 I (21) 3583363/23-26 (22) 25.04.83 (46) 23.08.84. Бюл. У 31 (72) N.Г.Зайнулин, Т.В.Дьячкова, А.С.Федюков и С.И.Алямовский (71) Институт химии Уральского научного центра АН СССР . (53) 661.888.!(088.8) (56) 1. "J. Appl. Chem", 1968, 37, У 8, р. 3172.

2. Патент США В 3872136, кл . 423-37!, !975.

3. Самсонов Г.В. Нитриды. Киев, "Наукова думка", 1969, с. !37.

4. Циклис Д;С. Техника физикохимических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях. И., "Химия", 1976, с. 182-183.

„Я0.„1109362 А (54) (57) КУБИ ЕСКИЙ (ТИПА NaCl}

ОКСИНИТРИД ВАНАДИЯ общей формулы

VNz0, где z = 0,46-0,57; у 0,33 0,50, как материал для градуирования шкал аппаратов высокого давления.

1109362 ния.

Известен материал для градуирования шкал аппаратов высокого давления состава NaCl изменяющий параметр кристаллической решетки под воздействием давления. Он используется в качестве внутреннего стандарта для определения давления по величине изменения параметра кристаллической решетки (1 ).

Однако процесс градуирования с использованием известного материал а состав à NaC1 очень з атруднен, но-первых, тем, что требует создания нестандартной установки, пре— дусматринающей рент генографирование образца непосредственно во время воздействия давления, так как после снятия давления параметр решетки хлорида натрия (NaCl) возвращается в исходное состояние, во — вторых, использованием камер высокого давле— ния специальной конструкции, способных выдерживать значительные напряжения и одновременно пропускать рентгеновское излучение (быть проз-. и . 35 рачными для рентгеновских лучей) .

Известен также способ получения оксикарбида, оксинитрида и оксикарбонитрида ванадия путем взаимодейст- 40 вия при 800-1250 С твердого ванадийО содержащего соединения с газом, содержащим водород, азот, аммиак 21.

Конкретные сведения о получении оксинитрида ванадия и возможности его использования в качестве материала для градуирования шкал аппаратов высокого давления отсутствуют.

Известен также кубический нитрид ванадия состава,VN (3 3.

Однако эффект влияния давления и температур на параметр решетки этого соединения неизвестен.

Кубический (типà NaC1} оксинитрид ванадия состава VN 0+, где я =

= 0,46-0,57; у = 0,33-0,50 в литературе не описан.

Цель изобретения — новый класс соединений кубического (типа NaC1) Под действием высоких давлений и температур параметр решетки оксинит.рида ванадия увеличивается. Это со 4 стояние (с увеличенным параметром)

"закапяется", и период решетки может быть измерен при комнатной температуре на любом рентгеновском

Изобретение отис сится к новым химическим соединениям, конкр етно к кубическому (типа NaC1) оксинитриду ванад я состава VN>04, где z

= 0,46-0,57; у = 0,33-0,50, как материапу для градуирования шкал àïïàратов высокого давления, и может быть использовано в качестве внутреннего стандарта для создания килобарной шкапы аппаратуры высокого давлеоксинитрида ванадия состава УМ О где z -" 0,46-0,57; у = 0,33-0,50, который обладает свойствами, позволяющими использовать это соединение н качестве материала для градуирования шкап аппаратов высокого давления.

Поставленная цель достигается синтезом кубического (типа NaC1) оксинитрида ванадия общей формулы VN О где z = 0,46-0,57; у =- 0,33-0,50, который применяется в качестве материапа для градуиронания шкал аппаратов высокого давления.

На черт еже дан а з ави симо ст ь пар аметра решетки от .давления.

Получение соединения проводят по изнестной методике твердофазного синтеза.

Рассчитанные количества исходных

HH>ÐHÀa ванадия 11 о эв оксида

1 надия V О и порошка металлического вангщия тщательно перемешивают, брикетируют и спекают в атмосфере инертного газа (PH = 760 мм рт.ст)

6 е при 1300 С н течение 40-50 ч с пе— ребрикетировкой через 5-8 ч спекания. Состав полученного материала контролируют с помощью химического и рент генов ского анализов.

В результате химического вз аимодействия образуется новое химичес— кое соединение-VN О„, которое используется как материал для градуирования шкал аппаратон высокого давления.

Полученный оксинитрид ванадия слегка запрессонывают в пирофиллитовый контейнер с графитовым нагревателем, ннутренние стЕнки которого (для предотвращения загрязнения образца углеродом) экранированы слоем фольги из инертного металла .(например

Pt). Контейнер с образцом помещают в блок-матрицу типа "тороид" и подвергают воздействию, высокого давления и температуры на прессе

ДО-137А в течение 1-2 мин, контролируя при этом температуру опыта при помощи термопары, причем сначала отключают нагрев, а затем снижают давление .

1109362

55 дифрактометре. Зная величину параметра решетки исходного и обжатого оксинитрида ванадня, а также прилагаемое

Р, строят зависимости параметра от давления при заданных температурах, 5 приведенные на чертеже. Указанные зависимости можно использовать как градуировочные кривые для определения давления по изменению параметра решетки оксинитрида ванадия при

10 определенных температурах.

Таким образом, использование полученного сксинитрида ванадия для градуирования шкал аппаратов высокого давления становится возможным благодаря эффекту изменения параметра решетки соединения под действием давления, который со временем не исчезает.

Пример 1. Смешивают и брике- 20 тируют 5,85 r нитрида ванадия VN+>I!

2,25 г полутораокнси V О и 1,4 г металлического порошкового ванадия.

Брикет спекают в атмосфере инертного газа (Р!! =760 мм рт.ст) при.

25 о

Не

1 300 С в течение 30 ч с перебрикетировкой через 8 ч спекания.

Получают оксинитрид ванадия соста—

Ва VN p5g О peg с периодом решетки а = 4,1100 А. Мелкоиэмельченный 30 порошок оксинитрида ванадия слегка запрессовывают в пирофиллитовый контейнер с графитовым нагревателем, внутренние стенки которого экранированы слоем фольги из платины. Кон—

35 тейнер с образцом помещают в блокматрицу типа тороид" и подвергают воздействию высокого давления и температуры (1600 С) на прессе

ДО-137А в течение 1 мин, контролируя температуру с помощью термопары. За— тем отключают нагрев, после чего снижают давление.

Обжатый образец растирают,и исследуют рентгенографически íà аппар ате "ДРОН-2" (Cu-К -излучение) .

Параметр решетки оксинитрида ванао дия увеличивается и равен 4,1262 А.

Из предварительно построенной зависимости a=f (p) для VN р >z О 9 ьз при

50 веденной на чертеже {кривая 2) находят, что значение параметра решетки а = 4,1262 3., при I = 1600 С соответствует давлению 90 кбар, т. е. искомое р = 90 кбар.

При 1300 С повторяют описанные операции. Находят, что период решетки исходного Ч!1.О зО д изменяется и равен 4, 1!55 А, Из графика, приведенного на чертеже (кривая I) находят, что при Т = 1 300 С эначеб ние параметра решетки а 4;1155 А соответствует давлению 60 кбар.

При Т =, 1800 С находят, что период решетки исходного VN y0y q изменяется и равен 4,1282 А. Иэ графика на чертеже {кривая 3) находят, что при Т = 1800PC значение параметра решетки а = 4, 1282 А соответствует давлению 80 кбар.

Таким образом, зная зависимость а=К(Р) для VNр, О о, при разных ( температурах и измеряя параметр решетки исходного и обжатого образца оксинитрида ванадия, находят прилагаемое давление, в данном слу— чае .при Т = 1600 С, Р = 90 кбар, при Т = 1300 С P = 60 кбар, при

Т = 1800С P = 80 кбар.

Пример 2. Берут 4 95 r нитрида ванадия, 3,75 г полутораокиси

7 О и 1,2 г метаплического порош— кового ванадия. Аналогично примеру 1 получают оксинитрид ванадия состава VN p4 О,:О „с параметром решет— ки а = 4,1160 А. Полученный оксинитрид ванадия подвергают воздействию высокого давления и температуры

1600 С на прессе ДΠ†1 А в .течение

1 мин. Затем препарат подвергают рентгенографическому анапизу на аппарате ДРОН-2. Параметр решетки окси— нитрида ванадия изменяется и становится равным 4,1351 А. Из зависимости a=f (P) для UN .О О о, приведенной на чертеже (кривая 4 1, находят, что значение пар аметр а р еше т-ки а = 4,1351 A при Т = 1600 С соответствует давлению 90 кбар, т, е. искомое давление составляет 90 кбар. в

Таким образом, предлагаемый оксинитрид ванадия может быть использован для градуирования аппаратов высокого давления в пределах

0-90 кбар, причем значительное упрощение процесса градуирования здесь достигается, во-первых, простотой подготовки объекта для градуирования, во-вторых, за счет того, что эффект давления "закаляется" и сохраняется сколь угодно долго, что позволяет использовать обычную рентгеновскую аппаратуру для контроля за параметром решетки, и, в-гретьих

I получением монотонных зависимостей параметра решетки оксинитрида ванадия УЙ 0 от давления во всем ин1109362

Составитель В.Нечипоренко

Техред Ж. Кастелевич Корректор 0 ° Тигор

Редактор В. Петраш

Заказ 5990/15 Тираж 464

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

3 тервале давления (0-90 кбар1 и температур,(1300-1800 С7.

В качестве базового объекта взят материал для градуирования аппаратов высокого давления на основе висмута, который обладает эффектом фазового перехода под воздействием давления, что позволяет по измерению электросопротивления в точке фазового перехода градуировать шкалу эксплуатируемого прибора, используя известную шкалу. высоких давлений $4 J.

К недостаткам материала на основе висмута относится возможность определения толъко двух точек гра.дуировочной шкалы (25,5 и 77,4 кбар1, трудоемкость подготовки образца для градуирования (изготавливается

5 тонкая проволока из В диаметром

О, 8 мм, которая з ат ем в ст авля ет ся в отверстие, просверленное в центре таблетки из АеС1, после чего помещается в профиллитовый контейнер так, чтобы концы проволоки касались каждой иэ наковален, осуществляя электрический контакт, причем для

-лпего контакта на концы проволоки наносится сплав Вуда) и связанная

15 с этим длительность процессе.