CC BY
0ОШ МАМЛЕКЕТТИК УНИВЕРСИТЕТИНИН ЖАРЧЫСЫ. ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ.
ГЕОГРАФИЯ
ВЕСТНИК ОШСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ.
ГЕОГРАФИЯ
JOURNAL OF OSH STATE UNIVERSITY. CHEMISTRY. BIOLOGY. GEOGRAPHY
e-ISSN: 1694-8688
№2(5)/2024, 79-84
ХИМИЯ
УДК: 546.261
DOI: 10.52754/16948688 2024 2(5) 10
ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПРОДУКТОВ ТИТАНА СО СПЛАВОМ V-Mo В ГЕПТАНЕ И ИХ
ОКИСЛЕНИЕ КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА СЛОЖНЫХ КАРБИДОВ (TixVyМoz)C, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ
ГЕПТАНДА ЭЛЕКТР УЧКУНДУК ДИСПЕРСТЭЭ МЕТОДУ МЕНЕН СИНТЕЗДЕЛГЕН ТИТАН МЕНЕН V-Mo КУЙМАСЫНЫН ПРОДУКТАЛАРЫНЫН ФАЗАЛЫК КУРАМЫ ЖАНА ТАТААЛ КАРБИДДЕРДИН АБАДАГЫ КЫЧКЫЛТЕК МЕНЕН КЫЧКЫЛДАНЫШЫ (TixVyMoz)C жeнYндe
PHASE COMPOSITION OF TITANIUM PRODUCTS WITH V-Mo ALLOY IN HEPTANE AND THEIR OXIDATION BY AIR OXYGEN OF COMPLEX CARBIDES (TixVyMoz)C SYNTHESIZED BY ELECTROSPARK DISPERSION METHOD
Абдулазизов Тилебалды Адилович
Абдулазизов Тилебалды Адилович Abdulazizov Tilebaldy Adilovich
х.и.к., доцент, Ошский государственный университет
к.х.н., доцент, Ошмамлекеттикуниверситети Associate Professor, Osh State University [email protected]
_ORCID: 0009-0003-2883-4584_
Эркинова Зулайка Эркиновна
Эркинова Зулайка Эркиновна Erkinova Zulaika Erkinovna
магистрант, Ошский государственный университет
магистрант, Ош мамлекеттик университети master's student, Osh State University zulajkaerkinova@,gmail.com
_ORCID: 0009-0002-8432-1751_
Кайратбек кызы Диана
Кайратбек кызы Диана Kairatbek kyzy Diana
магистрант, Ошский государственный университет
магистрант, Ош мамлекеттик университети master's student, Osh State University [email protected] ORCID: 0009-0000-1814-3374
Вестник ОшГУ. Химия. Биология. География, №2(5)/2024
ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПРОДУКТОВ ТИТАНА СО СПЛАВОМ V-Mo В ГЕПТАНЕ И ИХ
ОКИСЛЕНИЕ КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА СЛОЖНЫХ КАРБИДОВ (TixVyМoz)C, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ
Аннотация
Методом рентгенофазового анализа установлено, что при совместном электроискровом диспергировании титана со сплавом У-Мо в гептане происходит образование сложных карбидов (TiхVуМоz)C с кубической решеткой. Предполагая, что сложные карбиды (TiхVуМоz)C как квазибинарные системы, где в кубическом монокарбиде титана растворен сложный карбид (VyMoz)C с кубической структурой был установлен состав сложных карбидов (Т^бзУо^Моо^С, образовавшихся при электроискровом диспергировании пар Т1-Уо,9Моол. Методом дифференциально-термического анализа показано, что термическая устойчивость против окисления сложных карбидов (TiхVуМоz)C, синтезированных при совместном электроискровом диспергировании титана и сплава VyMoz, зависит от соотношения металлов. Термическая устойчивость против окисления повышается с увеличением в составе сложных карбидов содержание титана и молибдена их устойчивость против окисления повышается. Установлено, что интенсивное окисление сложного карбида (ТЬ,б5Уо,з1Моо,о4)С максимальной скоростью окисляется при 520°С.
Ключевые слова: электроискровое диспергирование, титан, сплав V-Mo, твердый раствор карбидов, кубическая решетка, гептан
ГЕПТАНДА ЭЛЕКТР УЧКУНДУК ДИСПЕРСТвв МЕТОДУ МЕНЕН СИНТЕЗДЕЛГЕН ТИТАН
МЕНЕН V-Mо КУЙМАСЫНЫН ПРОДУКТАЛАРЫНЫН ФАЗАЛЫК КУРАМЫ ЖАНА ТАТААЛКАРБИДДЕРДИНАБАДАГЫ КЫЧКЫЛТЕК МЕНЕН КЫЧКЫЛДАНЫШЫ (TixVyMoz)C ЖвШНДв
Аннотация
Рентгенофазалык анализ ыкмасын колдонуу менен гептандагы титан менен V-Mo куймасынын электр учкундук дисперстее учурунда кубдук тYЗYЛYштeгY татаал карбиддердин (TiхVуМоz)С пайда болоору аныкталган. Татаал карбиддер (TiхVуМоz)C квазибинардык системалар деп эсептесек, анда кубдук тYЗYЛYштeгY титандын монокарбидинде, кубдук тYЗYЛYштeгY татаал карбид (VyMoz)C эрийт. ТС менен Уо.9Моол куйма гептанда электр учкун дисперстее учурунда пайда болгон татаал карбиддердин курамы (Т^,б5Уо,з1Моо,о4)С. Дифференциалдык термикалык анализ ыкмасын колдонуу менен титан менен VyMoz куймасынын биргелешкен электрдик учкун дисперстее аркылуу синтезделген татаал карбиддердин (TiхVуМоz)C кычкылдануусуна каршы туруктуулугу
металлдардын катышына кез каранды экени кeрсeтYЛгeн. Татаал карбиддердин курамындагы титандын жана молибдендин кeбeЙYШY менен кычкылданууга каршы туруктуулугу жогорулайт; Татаал карбиддин (Tiо,б5Vо,зlMoо,о4)C интенсивдYY кычкылдануусу 520°С максималдуу ылдамдыкта кычкылданары аныкталган.
PHASE COMPOSITION OF TITANIUM PRODUCTS WITH V-Mo ALLOY IN HEPTANE AND THEIR OXIDATION BY AIR OXYGEN OF COMPLEX CARBIDES (TixVyMoz)C SYNTHESIZED BY ELECTROSPARK DISPERSION METHOD
Abstract
Using the X-ray phase analysis method, it was established that during the joint electric spark dispersion of titanium with a V-Mo alloy in heptane, the formation of complex carbides (TixVyMoz)C with a cubic lattice occurs. Assuming that complex carbides (TixVyMoz)C are quasi-binary systems, where complex carbide (VyMoz)C with a cubic structure is dissolved in cubic titanium monocarbide, the composition of complex carbides (Tio.65Vo.3iMoo.o4)C formed during electric spark dispersion of Ti pairs was established -V0.9Mo0.1- Using the method of differential thermal analysis, it was shown that the thermal stability against oxidation of complex carbides (TixVyMoz)C, synthesized by joint electric spark dispersion of titanium and the VyMoz alloy, depends on the ratio of metals. Thermal stability against oxidation increases with an increase in the content of titanium and molybdenum in the composition of complex carbides; their resistance to oxidation increases. It has been established that intensive oxidation of complex carbide (Ti0.65V0.31Mo0.04 )C oxidizes at a maximum rate at 520°C.
Ачкыч свздвр: электр учкундук дисперстее, титан, V-Mo куймасы, карбиддердин катуу эритмеси, кубдук торчо, гептан
Keywords: electric spark dispersion, titanium, V-Mo alloy, solid solution of carbides, cubic lattice, heptane
ОшМУнун Жарчысы. Химия. Биология. География, №2(5)/2024
Введение
Согласно диаграмме состояния в системах ТьС, У-С и Мо-С существуют карбидные соединения соответствующих металлов [1]. Титан с углеродом образует только одно карбидное состояние, т.е. монокарбид титана ТЮ с гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой [2]. В системе V-С существует два карбида - полукарбид V2С и монокарбид VСo,88. Полукарбид V2С имеет гексагональную рещетку. Монокарбид VСo,88 имеет ГЦК-решетку типа №С1 [3]. Молибден с углеродом образует два карбидных соединений: Мо2С и МоС, каждое из которых имеет две кристаллические модификации: низкотемпературную «а» и высокотемпературную «Р» [4]. При комнатной температуре устойчив только низкотемпературный полукарбид молибдена а-Мо2С, для которого характерна орторомбическая кристаллическая решетка. Высокотемпературный полукарбид молибдена Р-Мо2С характеризуется плотноупакованной гексагональной (ГПУ) решеткой. Низкотемпературная модификация монокарбида молибдена а-МоС имеет ГПУ-решетку, а для высокотемпературного монокарбида молибдена Р-МоС характерна ГЦК-решетка типа №С1. В работах [5, 6] показано, что в условиях электроискрового диспергирования титана, ванадия и молибдена в жидком углеводороде происходит синтез монокарбида соответствующего металла с кубической решеткой.
Цель исследования изучение возможности синтеза сложного карбида и их термическое окисление кислородом воздуха в условиях совместного электроискрового диспергирования титана со сплавом V-Mo в углеродсодержащей жидкой среде.
Материалы и методы. Для получения твердых растворов карбидов системы ТьУ-Мо использован метод электроискрового диспергирования. Гептан служит поставщиком углерода при синтезе карбидных соединений в условиях искрового разряда.
Продукты совместного электроискрового диспергирования титана и сплавов системы У-Мо в виде твердой фазы отделялись от жидкой фазы на центрифуге и высушивались при 70-80°С.
Фазовый состав продуктов изучен методом рентгенофазового анализа. Дифрактограммы продуктов снимались на дифрактометре ДРОН-3 с отфильтрованным медным излучением. Расчет дифрактограмм проводился по методике [7].
Для изучения термического окисления сложных карбидов (TixVyMoz)C кислородом воздуха использован метод дифференциально-термического анализа. Дериватограммы карбидных соединений получены на дериватографе Q-1000/0 системы F.Paulik, J.Paulik и L.Erdey в атмосфере воздуха в интервале температур 20-1000°С.
Результаты и обсуждения
Дифрактограммы продуктов совместного электроискрового диспергирования титана и сплавов системы V-Mo в гептане представлены на рис.1, а результаты их расчета - в таблице 1.
Вестник ОшГУ. Химия. Биология. География, №2(5)/2024
I - (Т№М02)С
II - (Уо,9МоолЪС Н-002 " ' 'у
Рисунок.1. Дифрактограмма продуктов совместного электроискрового диспергирования титана со сплавом Уо,9Моо,1 в гептане.
Результаты расчета дифрактограммы продукта совместного электроискрового диспергирования титана со сплавом Уо,9Моо,1 в гептане
№ Экспериментальные данные Фазовый состав
I (Т1хУуМо2)С (Уо,9Моо,1)2С
Ш а, Ао Ьк1 а, Ао с, Ао
Гептан
1 71 2,4651 111 4,269
2 69 2,ЗО66 оо2 4,613
3 63 2,2736 Ю1 2,912 4,615
4 1оо 2,1423 2оо 4,284
5 47 1,6972 Ю2 2,912 4,615
б 81 1,5Ю4 22о 4,272
Анализ дифрактограмм продуктов совместного электроискрового диспергирования титана со сплавами Уо,9Моо,1 в гептане показывает системы У-Мо, состоят из двух фаз (рис.1, табл. 1). Основным является фаза с гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой типа №С1. Поэтому данная фаза представляет собой твердый раствор кубических монокарбидов титана, ванадия и молибдена (TiхVуМоz)C, характеризуется параметром решетки а=4,272 Ао (табл.1). На основе значения параметров решетки можно предположить о том, что в гептане образуются четырехкомпонентные сложные карбиды, которые отличаются по содержанию металлов.
Вторая фаза тоже сложный карбид на основе полукарбидов ванадия и молибдена (УуМог^С с ГПУ-решеткой.
Образовавшийся при совместном электроискровом диспергировании титана и сплава Уо,9Моо,1 в гептане, сложный карбид имеет состав (Т1о,65Уо,з1Моо,о4) С,
Дериватограммы сложных карбидов (TiхVуМоz) С и (VyMoz)2С представлены на рисунке 2.
ОшМУнун Жарчысы. Химия. Биология. География, №2(5)/2024
Рисунок.2. Дериватограммы сложных карбидов систем Т1.У0,9Мо0,1-С
Кривые ТG дериватограмм состоят из трех участков (рис. 2).
Первый участок кривых ТG дериватограмм находится в области температур 20-400°С и характеризуется уменьшением массы образцов от 3% до 3,75% (табл.2). Уменьшение массы образцов на этом участке связано с двумя процессами: в области температур 20-200оС происходит десорбция гептана при 170°С, при этом масса образцов уменьшается на 3%. В интервале температур 200-400°С. На первом участке ТG происходит окисление свободного рентгенаморфного углерода в виде сажи, образовавшегося при разложении молекул гептана:
С + О2 ^ СО2|
Таблица 2. Процессы, протекающие при нагревании карбидных соединений системы Т1-УуМо/-С до 1000оС на воздухе
Эндо Слаб. 170 Испарение гексана -3,0 Гептан
Экзо Сильн. 375 Окисление С -3,75 С02(г)
Т1-У0,9Мо0,1- Экзо Сильн. 395 Окисление карбидных соединений
С Экзо Оч. сильн. 520 Окисление (Т10,65У0,31Мо0,04) С (У0,9Мо0,1)2С +37,0 ТЮ2, У2О5, МоОэ, С02(г)
В этой области температур на кривых ОТА имеются дублетные экзотермические эффекты с максимумами соответственно при 375°С, 395°С. Первый пик дублет (375°С)
Вестник ОшГУ. Химия. Биология. География, №2(5)/2024
характеризует процесс окисления свободного углерода и этот процесс сопровождается уменьшением массы образцов соответственно на 3,75% (табл. 2). Второй пик при 395°С экзотермический дублет, по всей вероятности, относится к окислению карбидных соединений, т.к. начиная с этих температур происходит увеличение массы образцов.
Второй участок кривых TG дериватограмм находится в интервале температур 410-660°С и связан с увеличением массы образцов до 37,0% На этом участке происходит окисление карбидных соединений на что указывают очень интенсивные экзотермические эффекты.
Особенностью дериватограммы карбидных соединений системы Ti-Vo,9Moo,i-C является присутствие одного интенсивного экзотермического эффекта при 520°С. Это указывает на то, что сложные карбиды (Tio,65Vo,зlМоo,o4)C, (Vo,9Moo,i)2C окисляются при одинаковой температуре.
Особенностью третьего участка кривой TG дериватограммы продукта системы Ti-Vo,9Moo,i-C является отсутствие термических физико-химических процессов. Поэтому третий участок кривой TG дериватограммы данной системы имеет прямолинейный характер.
Выводы
При электроискровом диспергировании электродной пары Ti-VyMoz в углеродсодержащей жидкой среде создается условие для синтеза многокомпонентного сложного карбида с ГЦК-решеткой. Содержание металлов в составе сложного карбида (TiхVуМоz)C зависит от соотношения металлов в сплаве VyMoz.
По данным дифференциально-термического анализа интенсивное окисление сложного карбида (Tio^Vo^^o^C происходит при 520°С.
Литература
1. Крутский Ю.Л., Гудыма Т.С., Кучумова И.Д., Хабиров Р.Р., Антропова К.А. Карбиды некоторых переходны хметаллов.свойства, области применения и методы получения. Часть 1. Карбиды титана и ванадия (обзор) // Известия вузов. Черная металлургия. 2o22. Т. 65. № 5. С. 3o5-322
2. Chen H., Yang Q., Wang J., Yang H., Chen L., Ruan J., Huang Q. Effects of VC/Cr3C2 on WC grain morphologies and mechanical properties of WC-6 wt. % Co cemented carbides. Journal of Alloys and Compounds. 2oi7, vol. 714, pp. 245-25o.
3. Косолапова Т.Я. Карбиды. - М.: Металлургия, 1968. - 209 с.
4. Холлек.Х.Двойные и тройные карбидные и нитридные систе-мы переходных металлов: Справочник: - М.: Металлургия, 1988. - 319 с.
5. Сатывалдиев А., Асанов У.А. Электроэрозионный синтез соединений переходных металлов. - Бишкек: КГНУ, 1995. - 187 с.
6. Асанов У.А. Физико-химические процессы в плазме искрового разряда, создаваемого в жидких диэлектриках. - Бишкек: Кыргызпатент, 2001. - 403 с.
7. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство. Получение и измерение рентгенограмм. - М.: Наука, 1976. - 326 с.
