RU2076065C1 - Способ получения силицидов тугоплавкого металла - Google Patents
Способ получения силицидов тугоплавкого металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076065C1 RU2076065C1 RU94023871/26A RU94023871A RU2076065C1 RU 2076065 C1 RU2076065 C1 RU 2076065C1 RU 94023871/26 A RU94023871/26 A RU 94023871/26A RU 94023871 A RU94023871 A RU 94023871A RU 2076065 C1 RU2076065 C1 RU 2076065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- silicon
- disilicides
- reactor
- powder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии и электронной промышленности и может быть использовано при изготовлении из силицидов тугоплавких металлов деталей, изделий методами порошковой металлургии, при нанесении защитных покрытий и для изготовления токопроводящих и резистивных элементов интегральных схем. Цель изобретения - получение монофазных дисилицидов тугоплавких металлов ( Ме = Мо, W, Ta, Ti, Fe) в порошкообразном состоянии, при упрощении способа получения, ускорении процесса синтеза и расширении концентрационной области образования монофазных дисилицидов металлов. Смесь порошков кремния и соответствующего металла (Ме = Моб W, Ta, Ti, Fe) с соотношением компонентов: металл - 23,0-38,0 ат. % и кремний - 62,0-77,0 ат. % подвергают обработке в механохимическом реакторе в течении 20 - 40 мин при центробежном ускорении мелющих тел 400 - 1000 м/с2 и степени заполнения реактора меляющими телами от 0,3 до 0,6 от объема реактора. 6 табл.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии и электронной промышленности, в частности к способам получения тугоплавких соединений, обладающих как высокотемпературной стабильностью, коррозионно- и износоустойчивостью, так и хорошим токопроводящими свойствами.
Изобретение может быть использовано при изготовлении из силицидов тугоплавких металлов деталей, изделий, методами порошковой металлургии, при нанесении защитных покрытий на детали, работающие в агрессивных средах и при высоких температурах и для изготовления токопроводящих и резистивных элементов интегральных микросхем.
Известен способ получения монофазного моносилицида железа FeSi, в соответствии с которым прессованые заготовки из шихты порошков железа и кремния, взятых в определенном соотношении, с добавкой фторида натрия, нагревают в среде продуктов диссоциации хлористого аммония при 1100-1300oC в течение 1 1,5 ч.
Описанный способ получения фазы моносилицида железа включает несколько технологических стадий, а именно:
а) приготовление шихты из исходных компонентов;
б) прессование заготовок в виде брикетов определенной формы и размеров;
в) термический синтез в атмосфере смеси аммиака и хлористого водорода (продуктов диссоциации хлористого аммония) при 1100-1300oC в течении 70-90 мин;
г) охлаждение брикетов с заданной скоростью для получения монофазного продукта.
а) приготовление шихты из исходных компонентов;
б) прессование заготовок в виде брикетов определенной формы и размеров;
в) термический синтез в атмосфере смеси аммиака и хлористого водорода (продуктов диссоциации хлористого аммония) при 1100-1300oC в течении 70-90 мин;
г) охлаждение брикетов с заданной скоростью для получения монофазного продукта.
Конечный продукт монофазный силицид железа получает в виде спрессованного спеченого брикета.
Таким образом, описанный в прототипе процесс является многостадийным, достаточно трудоемким, требует введения стадии измельчения для изготовления деталей и изделий методом порошковой металлургии. Этот способ синтеза, как и любые термические, не позволяет расширить концентрационные границы состава исходной шихты без изменения фазового состава продукта.
Цель изобретения получение монофазных дисилицидов тугоплавких металлов (Ме Мо, W, Ta, Ti, Fe) в порошкообразном состоянии, при упрощении способа получения, ускорении процесса синтеза и расширении концентрационной области образования монофазных дисилицидов металлов.
Цель достигается тем, что процесс синтеза дисилицидов металлов (Ме Мо, W, Ta, Ti, Fe) проводят при механической обработке смеси порошков соответствующего металла и кремния, взятых в соотношении 23 38 ат. и 62-77 ат. соответственно, в течение 20-40 мин при ускорении мелющих тел 400 1000 м/c2, в механохимическом реакторе, заполненном мелющими телами на 30 - 60 объема реактора.
В механохимическом реакторе химические реакции в смесях твердых веществ протекают непосредственно в момент подвода механической энергии. С использованием механохимического реактора силициды указанных выше тугоплавких металлов получаются в одном и том же интервале граничных параметров синтеза. Синтез происходит в одну стадию, продукт получается в мелкодисперсном состоянии. Использование данного способа синтеза позволяет расширить параметр соотношения металла и кремния в исходной шихте до 23 38 ат. металла и 62 - 77 ат. кремния вместо традиционных 33,3 и 66,7 металла и кремния соответственно с сохранением однородности фазового состава продукта, что подтверждено рентгенофазовым анализом.
Пример 1. Для получения мелкодисперсного МеSi2 (Ме Мо, W, Ta, Ti, Fe) в механохимический реактор, заполненный на 0,4 объема мелющими телами (шарами), загружают порошок соответствующего металла (33,3 ат.) и кремния (66,7 ат.) (табл. 1).
Реактор устанавливают в механический активатор и шихту подвергают механическому воздействию при центробежном ускорении мелющих тел 600 м/c2 в течение 30 мин. Продукт извлекают из реактора в виде порошка черного цвета. Идентификация продукта проводилась методом рентгенофазового анализа (РФА). Установлено образование дисилицидов металлов:
: 3,92; 2,96; 2,26; 2,02; 1,96; 1,60; 1,48; 1,41; 1,31; 1,31;
WSi2 : 3,91; 2,97; 2,02; 2,27; 1,96; 1,26; 1,41; 1,60; 1,48; 1,49;
TaSi2 : 4,13; 3,50; 2,57; 2,39; 2,25; 2,19; 2,07; 1,93; 1,62; 1,56;
TiSi2 : 2,29; 2,13; 2,08; 1,82; 1,54; 1,49; 1,39; 1,36; 1,31; 1,24;
FeSi2 : 5,10; 2,37; 1,89; 1,84; 1,78; 1,70;
Пример 2. При соблюдении условий примера 1 загружают порошки соответствующего металла (23,0 ат.) и кремния (77,0 ат.) [табл. 2]
После механического воздействия образуются фазы дисилицидов металлов. Данные РФА аналогичны примеру 1.
: 3,92; 2,96; 2,26; 2,02; 1,96; 1,60; 1,48; 1,41; 1,31; 1,31;
WSi2 : 3,91; 2,97; 2,02; 2,27; 1,96; 1,26; 1,41; 1,60; 1,48; 1,49;
TaSi2 : 4,13; 3,50; 2,57; 2,39; 2,25; 2,19; 2,07; 1,93; 1,62; 1,56;
TiSi2 : 2,29; 2,13; 2,08; 1,82; 1,54; 1,49; 1,39; 1,36; 1,31; 1,24;
FeSi2 : 5,10; 2,37; 1,89; 1,84; 1,78; 1,70;
Пример 2. При соблюдении условий примера 1 загружают порошки соответствующего металла (23,0 ат.) и кремния (77,0 ат.) [табл. 2]
После механического воздействия образуются фазы дисилицидов металлов. Данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 3. При соблюдении условий примера 1 загружают порошки соответствующего металла (38,0 ат.) и кремния (62,0 ат.) [табл. 3]
После механического воздействия образуются фазы дисилицидов металлов. Данные РФА аналогичны примеру 1.
После механического воздействия образуются фазы дисилицидов металлов. Данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 4. При соблюдении условий примера 1 загружают порошки соответствующего металла (21,0 ат.) и кремния (79,0 ат.) [табл. 4]
При механическом воздействии образуется смесь фаз: дисилицид соответствующего металла, данные РФА аналогичны примеру 1, и кремний:
Si : 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04;
Пример 5. При соблюдении условий примера 1 загружают порошки соответствующего металла (40,0 ат.) и кремния (60,0 ат.) [табл. 5]
При механическом воздействии образуется смесь фаз: дисилицид соответствующего металла, данные РФА аналогичны примеру 1, и силицид общей формулы Ме5Si3 (для Ме Мо, W, Ta, Ti) или МеSi (для Ме Fe) данные РФА которых следующие:
Mo5Si3 : 3,23; 3,04; 2,44; 2,41; 2,34; 2,17; 2,15; 2,10; 1,99;
W5Si3 : 3,40; 3,25; 3,04; 2,49; 2,40; 2,3; 2,27; 2,21; 2,15;
Ta5Si3 : 3,68; 3,21; 3,02; 2,60, 2,44; 2,41; 2,21; 2,15; 2,13;
Ti5Si3 : 3,22; 3,01; 2,57; 2,41; 2,39; 2,20; 2,15; 2,11;
FeSi : 3,16; 2,59; 2,00; 1,82; 1,41; 1,35;
Пример 6. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят при центробежном ускорении 400 м/c2. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
При механическом воздействии образуется смесь фаз: дисилицид соответствующего металла, данные РФА аналогичны примеру 1, и кремний:
Si : 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04;
Пример 5. При соблюдении условий примера 1 загружают порошки соответствующего металла (40,0 ат.) и кремния (60,0 ат.) [табл. 5]
При механическом воздействии образуется смесь фаз: дисилицид соответствующего металла, данные РФА аналогичны примеру 1, и силицид общей формулы Ме5Si3 (для Ме Мо, W, Ta, Ti) или МеSi (для Ме Fe) данные РФА которых следующие:
Mo5Si3 : 3,23; 3,04; 2,44; 2,41; 2,34; 2,17; 2,15; 2,10; 1,99;
W5Si3 : 3,40; 3,25; 3,04; 2,49; 2,40; 2,3; 2,27; 2,21; 2,15;
Ta5Si3 : 3,68; 3,21; 3,02; 2,60, 2,44; 2,41; 2,21; 2,15; 2,13;
Ti5Si3 : 3,22; 3,01; 2,57; 2,41; 2,39; 2,20; 2,15; 2,11;
FeSi : 3,16; 2,59; 2,00; 1,82; 1,41; 1,35;
Пример 6. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят при центробежном ускорении 400 м/c2. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 7. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят при центробежном ускорении 1000 м/c2. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 8. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят при центробежном ускорении 250 м/c2. По данным РФА, получающийся при этом порошок состоит из смеси исходного металла и кремния. Данные РФА, после механическойобработки:
Mo и Si : 2,25; 1,57; 1,11; 1,00; 0,91; 0,84 (Мо); 3,14; 1,92; 1,64, 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
W и Si : 2,24; 1,58; 1,12; 1,00; 0,91; 0,85 (W); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
Ta и Si : 2,34; 1,65; 1,35; 1,17; 1,05; 0,95 (Та); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
Ti и Si : 2,56; 2,34; 2,24; 1,73; 1,48; 1,33 (Тi); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
Fe и Si : 2,02; 1,43; 1,17; 1,01 (Fe); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11, 1,25; 1,04 (Si)
Пример 9. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят при центробежном ускорении 1100 м/c2. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Mo и Si : 2,25; 1,57; 1,11; 1,00; 0,91; 0,84 (Мо); 3,14; 1,92; 1,64, 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
W и Si : 2,24; 1,58; 1,12; 1,00; 0,91; 0,85 (W); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
Ta и Si : 2,34; 1,65; 1,35; 1,17; 1,05; 0,95 (Та); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
Ti и Si : 2,56; 2,34; 2,24; 1,73; 1,48; 1,33 (Тi); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11; 1,25; 1,04 (Si)
Fe и Si : 2,02; 1,43; 1,17; 1,01 (Fe); 3,14; 1,92; 1,64; 1,11, 1,25; 1,04 (Si)
Пример 9. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят при центробежном ускорении 1100 м/c2. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 10. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят в течение 20 мин. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 11. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят в течение 40 мин. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 12. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят в течение 15 мин. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1, но реакция силицидообразования проходит не до конца, и на рентгенограммах полученных образцов присутствуют рефлексы исходных веществ, аналогично РФА примера 8.
Пример 13. При соблюдении условий примера 1 механическую обработку проводят в течение 50 мин. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 14. При соблюдении условий примера 1 степень заполнения механохимического реактора мелющими телами составляет 0,3 объема. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 15. При соблюдении условий примера 1 степень заполнения механохимического реактора мелющими телами составляет 0,6 объема. Образуются фазы дисилицидов соответствующих металлов, данные РФА аналогичны примеру 1.
Пример 16. При соблюдении условий примера 1 степень заполнения механохимического реактора мелющими телами составляет 0,2 объема. Образуются фазы дисилицидов, данные РФА аналогичны примеру 1, но реакция силицидообразования проходит не до конца, и на рентгенограммах полученных образцов присутствуют рефлексы исходных веществ, аналогично РФА примера 8.
Пример 17. При соблюдении условий примера 1 степень заполнения механохимического реактора телами составляет 0,7 объема. Не образуются фазы дисилицидов, данные РФА аналогичны примеру 8.
Данные по примерам 1 17 приведены в табл. 6.
Как видно из табл. 6, соблюдение предлагаемых параметров позволяет получить монофазные дисилициды тугоплавких металлов (Ме Мо, W, Ta, Ti, Fe) (примеры 1, 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15).
При уменьшении содержания металла (пример 4), либо при увеличении содержания металла (пример 5), образуется неоднородный по фазовому составу продукт.
При механической обработке с ускорением менее 400 м/c2 не происходит образование дисилицидов, продукт состоит из непрореагировавшего металла и кремния (пример 8).
Увеличение ускорения выше 1000 м/c2 (пример 9) иувеличение времени механической обработки (пример 13) нецелесообразно из-за увеличения энергоемкости процесса без изменения качества продукта.
Уменьшение времени механической обработки (пример 12) приводит к образованию неоднородного фазового состава.
Уменьшение степени заполнения реактора мелющими телами приводит к тому, что реакция не проходит до полного образования конечного продукта (пример 16).
Увеличение степени заполнения реактора мелющими телами приводит к изменению режима обработки (пример 17), и обработанная смесь состоит из исходных порошков металла и кремния.
Предлагаемый способ получения дисилицидов металлов Мо, W, Ta, Ti, Fe имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:
синтез проводится в одну стадию;
продукт получается в порошкообразном состоянии;
достигается расширение концентрационной области образования дисилицидов металлов (мо, W, Ta, Ti, Fe) с сохранением однородного фазового состава.
синтез проводится в одну стадию;
продукт получается в порошкообразном состоянии;
достигается расширение концентрационной области образования дисилицидов металлов (мо, W, Ta, Ti, Fe) с сохранением однородного фазового состава.
Claims (1)
- Способ получения силицида тугоплавкого металла, включающий приготовление шихты, состоящей из порошка тугоплавкого металла и кремния, отличающийся тем, что готовят шихту при следующем соотношении компонентов, ат.Молибден, или вольфрам, или тантал, или титан, или железо 23,0 38,0
Кремний 62,0 77,0
которую затем подвергают обработке в механохимическом реакторе 20 40 мин при центробежном ускорении мелющих тел 400 1000 м/с2 и степени заполнения реактора мелющими телами 0,3 0,6 от объема реактора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94023871/26A RU2076065C1 (ru) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Способ получения силицидов тугоплавкого металла |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94023871/26A RU2076065C1 (ru) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Способ получения силицидов тугоплавкого металла |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94023871A RU94023871A (ru) | 1996-07-27 |
RU2076065C1 true RU2076065C1 (ru) | 1997-03-27 |
Family
ID=20157676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94023871/26A RU2076065C1 (ru) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Способ получения силицидов тугоплавкого металла |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2076065C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460706C2 (ru) * | 2010-07-15 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ получения порошковой композиции на основе карбосилицида титана |
-
1994
- 1994-06-24 RU RU94023871/26A patent/RU2076065C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1771885, кл. B 22F 9/16, 1991. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460706C2 (ru) * | 2010-07-15 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ получения порошковой композиции на основе карбосилицида титана |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94023871A (ru) | 1996-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3760581B1 (en) | Silicon nitride powder for sintering | |
Locci et al. | Field-activated pressure-assisted synthesis of NiTi | |
US5912399A (en) | Chemical synthesis of refractory metal based composite powders | |
RU2076065C1 (ru) | Способ получения силицидов тугоплавкого металла | |
US3676083A (en) | Molybdenum base alloys | |
JPH03500640A (ja) | α相含量の高い窒化ケイ素の製造方法 | |
RU2370567C2 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe | |
JPH01156449A (ja) | モリブデン焼結体及びその製造方法 | |
US4004891A (en) | Superalloys containing nitrides and process for producing same | |
RU2296705C1 (ru) | Способ получения порошков нитридов элементов | |
JPH012380A (ja) | 熱電素子の製造方法 | |
JPS5884108A (ja) | 高純度α型窒化珪素の製法 | |
RU2766956C1 (ru) | Способ получения порошков карбидов титана и вольфрама | |
JP2670849B2 (ja) | α型窒化珪素の製造方法 | |
RU1771885C (ru) | Способ получени силицида железа | |
JP4023711B2 (ja) | 粉砕工程を必要とすることなく高純度微粒炭化タングステン粉末を製造する方法 | |
JPH0681052A (ja) | 金属クロムの製造方法 | |
JPH04371536A (ja) | TiAl系金属間化合物粉末の製造方法 | |
KR100191277B1 (ko) | 텅스텐산분말을 이용한 탄화텅스텐분말 및 텅스텐분말의 제조방 법 | |
RU2697140C1 (ru) | Способ получения порошка на основе тугоплавких соединений | |
Sato et al. | Synthesis of titanium nitride by a spark-discharge method in liquid ammonia | |
RU2243854C1 (ru) | Способ получения кристаллического силицида ниобия | |
JPS61201608A (ja) | 高純度窒化アルミニウム粉末の製造方法 | |
JPH0227778A (ja) | 熱電素子の製造方法 | |
KR20050040306A (ko) | 기계화학적 공정을 이용한 산화알루미늄 분산강화형동합금 분말의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된산화알루미늄 분산강화형 동합금 분말 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040625 |