Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана



Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана
Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана
H05H1/24 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)
B22F2201/02 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2655365:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к физике низкотемпературной плазмы и плазмохимии, к электротехнике и электрофизике, а именно к ускорительной технике. Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана осуществляют путем распыления электроразрядной плазмы титана коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановыми электродами в камеру-реактор, заполненную газообразным азотом при атмосферном давлении, при этом синтез ведут в камере-реакторе объемом от 0,022 м3 до 0,055 м3 и от 0,057 м3 до 0,098 м3 при температуре от 0°C до 19°C и от 21°C до 40°C соответственно. Технический результат: регулирование дисперсности нитрида титана в интервале 9-86 нм. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к физике низкотемпературной плазмы и плазмохимии, а также к области электротехники и электрофизики, а именно к ускорительной технике, и может быть использовано для синтеза нанодисперсного нитрида титана путем распыления электроразрядной плазмы титана в камеру-реактор, заполненную газообразным азотом.

Известен способ синтеза нанодисперсного нитрида титана (Сивков А.А., Сайгаш А.С., Герасимов Д.Ю., Привезенцев С.И., Шарипов P.P. Динамический синтез нанодисперсных порошкообразных кристаллических материалов на основе титана // "Нано-2007". II Всероссийская конференция по наноматериалам. "Наноструктурные материалы-2007". IV Международный семинар. Сборник тезисов. Беларусь-Россия, Новосибирск. 13-16 марта 2007. - С. 227), который осуществляют путем распыления электроразрядной плазмы титана в камеру-реактор, заполненную газообразным азотом при нормальном давлении и температуре.

Недостатком известного способа является синтез нитрида титана недостаточной чистоты с содержанием не прореагировавшего титана.

Известен способ синтеза нанодисперсного нитрида титана, выбранный в качестве прототипа (Сивков А.А., Найден Е.П., Герасимов Д.Ю. Прямой динамический синтез нанодисперсного нитрида титана в высокоскоростной импульсной струе электроэрозионной плазмы. Сверхтвердые материалы, 2008, №5. - С. 33-39), который осуществляют путем распыления электроразрядной плазмы титана коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановыми электродами в камеру-реактор объемом 0,056 м3, заполненную газообразным азотом при близком к атмосферному давлении и комнатной температуре.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности регулирования дисперсности синтезируемого нитрида титана за счет изменения объема камеры-реактора и температуры газообразного азота.

Задачей изобретения является создание способа синтеза нанодисперсного нитрида титана.

Указанную задачу достигают тем, что так же, как в прототипе, способ синтеза нанодисперсного нитрида титана осуществляют путем распыления электроразрядной плазмы титана коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановыми электродами в камеру-реактор объемом 0,056 м3, заполненную газообразным азотом при атмосферном давлении и температуре 20°С.

Согласно изобретению синтез ведут в камере-реакторе объемом от 0,022 м3 до 0,055 м3 и от 0,057 м3 до 0,098 м3 при температуре от 0°С до 19°С и от 21°С до 40°С.

Объем камеры-реактора и температура азота в указанных диапазонах обеспечивают регулирование дисперсности получаемого в процессе синтеза нанодисперсного нитрида титана. Это обусловлено изменением времени кристаллизации частиц, что непосредственно влияет на их размер.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа синтеза нанодисперсного нитрида титана.

В таблице 1 представлены значения основных параметров и результатов экспериментов.

Предложенный способ синтеза нанодисперсного нитрида титана был реализован с использованием коаксиального магнитоплазменного ускорителя (фиг. 1), состоящего из цилиндрического электропроводящего титанового ствола 1, центрального титанового электрода 2, соединяющей их плавкой перемычки 3, состоящей из титановых проволочек, расходящихся от центрального электрода 2 и огибающих торцевую часть изолятора 4 центрального электрода 2. Корпус 5 узла центрального электрода 2, выполненный из магнитного материала, конструкционной стали, сопряжен со стволом 1, укрепляя узел центрального электрода 2 и перекрывая зону размещения грибообразной плавкой перемычки 3. Длина части перекрывающей зону размещения титановой плавкой перемычки 3 составляет 40-50 мм, а ее внешняя поверхность выполнена конусообразной. Соленоид 6 выполнен за одно целое с фланцем 7 и цилиндрической частью 8, в котором размещен корпус 5 узла центрального электрода 2 и закреплен резьбовой заглушкой 9. Соленоид 6 укреплен прочным стеклопластиковым корпусом 10 и стянут мощными токопроводящими шпильками 11 между фланцем 7 и стеклопластиковым упорным кольцом 12. Токопроводящие шпильки 11 электрически соединены токопроводящим кольцом 13, а к токопроводящим шпилькам 11 присоединен шинопровод 14 внешней схемы электропитания. Второй шинопровод 15 схемы электропитания присоединен к центральному электроду 2. К шинопроводу 15 последовательно присоединены ключ 16 и конденсаторная батарея 17, связанная с шинопроводом 14. На торцевую часть титанового ствола 1 установлена цилиндрическая вставка 18 из стали Ст.3, длиной 15-20 мм и толщиной 3-5 мм. Ускоритель через ствол 1 состыковывается с камерой-реактором объемом от 0,022 м3 до 0,098 м3, заполненной газообразным азотом при атмосферном давлении и температуре от 0°С до 40°С.

Работа устройства заключается в следующем. При замыкании ключа 16 в контуре электропитания ускорителя начинает протекать ток от конденсаторной батареи 17, по шинопроводу 14, токопроводящему кольцу 13, шпилькам 11, фланцу 7, виткам соленоида 6, корпусу 5, стволу 1, плавкой перемычке 3, центральному электроду 2, шинопроводу 15, через ключ 16 и к конденсатору 17. При достижении нарастающим током I(t) некоторого уровня плавкая перемычка 3 взрывается с образованием сильноточного дугового разряда, начальная форма плазменной структуры которого задается конфигурацией и расположением проволочек плавкой перемычки 3. Плазма сильноточного разряда сжимается магнитным полем собственного тока, магнитным полем соленоида 6 и приобретает грибообразную форму. Конусообразная часть корпуса 5 узла центрального электрода 2, перекрывает зону размещения плавкой перемычки 3 и формирования плазменной структуры, экранирует эту зону в течение некоторого времени и исключает вращение грибообразной плазменной перемычки, уменьшая эрозию ствола 1 на его начальном участке. Цилиндрическая вставка 18 создает ступенчатое изменение толщины стенки ствола 1, создает "магнитную пробку" движению плазмы сильноточного дугового разряда, выравнивает эрозионный износ ствола 1 и тем самым позволяет эффективно использовать расходный материал - ствол 1 коаксиального магнитоплазменного ускорителя.

Предложенный способ был испытан при следующих параметрах: емкость конденсаторной батареи 17 С=28,8 мФ; зарядное напряжение UЗАР=3,5 кВ; диаметр ствола 1 dC=21 мм; длина ствола =150 мм; давление газообразного азота PN=0,1 МПа. В опытах изменяли объем камеры-реактора VКР от 0,022 м3 до 0,098 м3 и температуру газообразного азота tN от 0°С до 40°С. Примеры соответствия объема камеры-реактора, температуры азота и параметров продукта синтеза приведены в таблице 1. Основные параметры генерируемой плазменной струи: амплитуда импульса тока 210 к А, мощность разряда 330 MBА, подведенная энергия 90 кДж.

Как видно из таблицы 1, при увеличении объема камеры-реактора от 0,022 м3 до 0,098 м3 и при уменьшении температуры азота от 40°С до 0°С происходит уменьшение среднего размера частиц нитрида титана от 86 нм до 9 нм.

Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана путем распыления электроразрядной плазмы титана коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановыми электродами в камеру-реактор, заполненную газообразным азотом при атмосферном давлении, отличающийся тем, что синтез ведут в камере-реакторе объемом от 0,022 м3 до 0,055 м3 и от 0,057 м3 до 0,098 м3 при температуре от 0°C до 19°C и от 21°C до 40°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к плазмотронам, предназначенным для проведения хирургических и физиотерапевтических воздействий на биологическую ткань путем коагуляции, деструкции, испарения и прямого воздействия потоком низкотемпературной плазмы.

Изобретение относится к генераторам плазмы, а именно к плазменным реакторам с увеличенными объемом плазмы и величиной вводимой в плазму электрической энергии, и может быть использовано в металлургии для прямого восстановления металлов, в материаловедении для синтеза порошков, в плазмохимии для реализации высокотемпературных химических реакций, в экологии для переработки производственных отходов, а также других областях техники.

Изобретение относится к системам термообработки. Сменный расходуемый компонент для осуществления операции резания или сварки включает в себя корпус и считываемое устройство хранения данных, присоединенное к корпусу или встроенное в корпус, причем устройство хранения данных содержит операционную инструкцию для устройства резания или сварки и выполнено с возможностью считывания внутри горелки для термообработки.

Изобретение относится к области ускорительной техники, в частности к системам подачи газа в сверхзвуковое сопло при формировании пучков ускоренных газовых кластерных ионов.

Изобретение относится к устройствам для плазменных дуговых горелок с газовым охлаждением. В заявленном изобретении сопла могут содержать корпус, имеющий проксимальный конец и дистальный конец, которые определяют длину корпуса сопла и его продольную ось.

Изобретение относится к области плазменной техники. Плазменный генератор содержит: модуль, генерирующий плазму, и вращающийся корпус, который имеет по меньшей мере одно плазменное сопло, через которое плазма, генерируемая модулем плазменного генератора, выдувается наружу, и который расположен отдельно от указанного модуля с возможностью вращения снаружи указанного модуля, содержащего высоковольтный электрод, расположенный в центральной области, противоэлектрод, расположенный вокруг высоковольтного электрода и заряжаемый электроэнергией, подаваемой на высоковольтный электрод, для генерирования высоковольтной дуги, и входное отверстие для газа, которое выполнено между высоковольтным электродом и противоэлектродом и через которое сжатый воздух или газ вводится в выпускную головку.

Изобретение относится к области диагностики плазмы и может быть использовано для исследований неравновесной анизотропной плазмы непосредственно в рабочих условиях широкого круга газоразрядных устройств: лазеров, плазмотронов, источников света, мощных стабилизаторов тока и напряжения, ключевых элементов, инверторов.

Изобретение относится к области плазменной техники. .

Группа изобретений относится к управлению вектором тяги плазменных двигателей. Устройство содержит закреплённые на корпусе плазменного двигателя в зоне за срезом его выходного канала две или четыре прямоугольной формы рамочных магнитных катушки, расположенных открытыми частями рамок напротив друг друга.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах. Технический результат - обеспечение возможности формирования тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и образованного ею канала на поверхности металла необходимой длины.

Изобретение относится к получению боргидридов титана, циркония и гафния, используемых при создании композиционных материалов. Способ включает взаимодействие тетрахлоридов титана, или циркония, или гафния с боргидридом натрия в среде органического растворителя в планетарной мельнице при перемешивании насадкой.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, электронной промышленности. Для переработки жидких отходов производства диоксида титана проводят экстракцию скандия из гидролизной серной кислоты (ГСК) на экстрагенте, состоящем из смеси ди(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Ди2ЭГФК) и трибутилфосфата (ТБФ), с получением насыщенного экстрагента и рафината экстракции.
Изобретение может быть использовано при получении сорбента для очистки водно-солевых промышленных стоков от радионуклидов и токсичных катионов металлов. Для получения фосфата титана смешивают твердый титанилсульфат аммония с фосфорной кислотой.

Изобретение относится к области производства материалов для электронной техники и может быть использовано в диэлектриках на основе титаната бария (ВаTiO3) при изготовлении многослойных керамических конденсаторов.
Изобретение относится к зернам для изготовления керамических изделий, состоящих, по большей части, из недоксидов титана. Расплавленные зерна состоят из фаз недоксидов титана, отвечающих формуле TinO2n-1, в которых указанные фазы являются Ti5O9 или Ti6O11 или смесью двух этих фаз.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к нанотрубкам на основе сложных неорганических оксидов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, гетерогенных катализаторов и компонентов композитных материалов фрикционного и конструкционного назначения.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки диборидтитанового материала включает хлорирование диборидтитанового материала газообразным хлором с получением титансодержащего продукта и борсодержащего продукта.

Изобретение относится к получению порошка карбида титана. Металлический титан помещают в печь, разогревают печь до 700÷850°C и подают на поверхность металлического титана углеводородный компонент в газообразном виде совместно с аргоном в течение 90÷180 минут.
Изобретение относится к способам получения титаносиликатов, используемых в качестве сорбентов с ионообменными и восстановительными свойствами, и может найти применение для концентрирования и выделения благородных металлов.

Изобретение может быть использовано при получении аккумуляторов водорода, воспламенительных и термитных составов, катализаторов гидрирования органических соединений.

Заявляемая группа технических решений относится к области мембранного газоразделения. Способ мембранного газоразделения, включающий сжатие исходной газовой смеси в ступенях компрессора, подачу газа из промежуточной ступени сжатия в газоразделительное устройство с мембранными элементами, разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат, повышение давление пермеата, покинувшего газоразделительное устройство и подачу пермеата в промежуточную ступень сжатия, предшествующую газоразделительному устройству, при этом давление пермеата повышают первым запорно-регулирующим устройством, часть пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, отводят через второе запорно-регулирующее устройство, часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства.

Изобретение относится к физике низкотемпературной плазмы и плазмохимии, к электротехнике и электрофизике, а именно к ускорительной технике. Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана осуществляют путем распыления электроразрядной плазмы титана коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановыми электродами в камеру-реактор, заполненную газообразным азотом при атмосферном давлении, при этом синтез ведут в камере-реакторе объемом от 0,022 м3 до 0,055 м3 и от 0,057 м3 до 0,098 м3 при температуре от 0°C до 19°C и от 21°C до 40°C соответственно. Технический результат: регулирование дисперсности нитрида титана в интервале 9-86 нм. 1 ил., 1 табл.

Наверх