×
10.08.2015
216.013.6d14

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИБОРИДА ТИТАНА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида титана, и может быть использовано для производства керамической брони, изготовления нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления, ванн и тиглей - испарителей металлов, деталей металлопроводов и электромагнитных насосов для перекачивания расплавленных металлов, узлов химической аппаратуры. Способ получения диборида титана состоит в нагреве шихты из смеси двуокиси титана, химического реагента, содержащего бор, и углеродного материала при температуре 1500-1700°C в течение 20-25 минут. Смешение компонентов шихты осуществляется при совместном просеивании. В качестве углеродного материала используют высокодисперсный порошок нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138-160 м/г. Изобретение позволяет упростить процесс получения диборида титана.
Основные результаты: Способ получения диборида титана, состоящий в нагреве шихты из смеси двуокиси титана, химического реагента, содержащего бор, и углеродного материала при температуре 1500-1700°C в течение 20-25 минут, отличающийся тем, что смешение компонентов шихты осуществляется при совместном просеивании, а в качестве углеродного материала используют высокодисперсный порошок нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138-160 м/г.

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу диборида титана, и может быть использовано для производства керамической брони, изготовления нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления, ванн и тиглей - испарителей металлов, деталей металлопроводов и электромагнитных насосов для перекачивания расплавленных металлов, узлов химической аппаратуры.

Известен способ получения диборида титана восстановлением порошкообразного диоксида титана пропаном в присутствии порошка бора в азотном плазменном потоке (Галевский Г.В., Руднева В.В. Особенности процессов боридообразования в условиях плазменного потока /Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии: сборник научных трудов/ СибГИУ - Новокузнецк, 2010. - Вып.26. - С.111-116).

Однако указанный способ имеет следующие недостатки. Использование в качестве источника углерода горючего газа (пропана) может при разгерметизации плазмохимического реактора привести к образованию взрывоопасной пропановоздушной смеси. Кроме того, получить данным процессом чистый, без примесей, диборид титана невозможно, поскольку по данным рентгенофазового анализа в продуктах реакции после закалки наряду с ним содержится и титан.

Кроме того, известен способ получения диборида титана (заявка US 2013/0251595 кл. С01В 35/04, 26.09.2013), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в нагреве шихты из смеси двуокиси титана, химического реагента, содержащего бор, и углеродного материала [0042] при температуре 1500-1700°C в течение 20-25 минут [0038]-[0041].

Однако указанный способ имеет недостаток. Это смешение компонентов шихты в жидкостях с последующей сушкой суспензии [0046], что усложняет процесс. В качестве жидкостей могут применяться органические и неорганические материалы с кислой, основной или нейтральной реакцией [0048]. Этот недостаток связан со сравнительно невысокой дисперсностью применяемых углеродных материалов, в качестве которых заявляются: carbon black (сажа), synthetic carbon (искусственный графит) и calcined petroleum coke (прокаленный нефтяной кокс) [0042]-[0045]. Сведения об их дисперсности (или удельной поверхности) в тексте прототипа не приводятся. Однако известно [Gruner W., Stolle S., Wetzig K. Formation of COx species during the carbothermal reduction of oxides of Zr, Si, Ti, Cr, W and Mo. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 18 (2000) 137-139], что удельная поверхность сажи составляет 80,2 м2/г, а порошка графита 19,5 м2/г. Известно также, что прокаленный нефтяной кокс [Соседов В.П., Чалых Е.Ф. Графитация углеродистых материалов. - М.: Металлургия, 1987, с. 23.] является сырьем для получения графита. Поэтому можно предположить, что при одинаковых условиях измельчения прокаленного нефтяного кокса и искусственного графита значения дисперсности (и удельной поверхности) порошков этих материалов будут сопоставимы.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения диборида титана, заключающемся в нагреве шихты из смеси двуокиси титана, химического реагента, содержащего бор, и углеродного материала при температуре 1500-1700°C в течение 20-25 минут, смешение компонентов шихты осуществляется при совместном просеивании, а в качестве углеродного материала используют высокодисперсный порошок нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138…160 м2/г. Порошок нановолокнистого углерода получается растиранием в ступке его гранул размером 4-8 мм, изготовленных каталитическим разложением газообразных предельных углеводородов на никелевом катализаторе при температуре 550°C. Гранулы образованы плотно переплетенными нитями нановолокнистого углерода длиной до 4 мкм и диаметром 10-100 нм (средний диаметр 73 нм). Содержание примесей (остатков катализатора) в нановолокнистом углероде невелико и не превышает 1% масс. Использование в качестве углеродного материала нановолокнистого углерода приводит к следующему. Поскольку величина удельной поверхности нановолокнистого углерода значительно выше, чем у сажи, искусственного графита и прокаленного нефтяного кокса, при смешении реагентов (двуокиси титана, химического реагента, содержащего бор, и

углеродного материала - в данном случае нановолокнистого углерода) обеспечивается более тесный контакт между твердыми частицами реагентов. Это, в свою очередь, способствует повышению интенсивности процесса синтеза диборида титана. По этой причине отпадает необходимость в дополнительных операциях (смешение компонентов шихты в жидкостях с последующей сушкой суспензии), усложняющих процесс.

Способ осуществляется следующим образом. Порошки двуокиси титана, карбида бора и углеродного материала (нановолокнистого углерода) с удельной поверхностью 138…160 м2/г просеиваются через сито с размером ячейки 100 мкм. При просеивании происходит перемешивание компонентов шихты. Далее шихта загружается в тигель из стеклоуглерода внутренним диаметром 15 мм и высотой внутреннего пространства 60 мм. Тогда внутренний объем тигля 10,603 см3. При плотности шихты 2,5 г/см3 масса ее примерно равна 26 г. Тигель из стеклоуглерода закрывается графитовой крышкой и помещается в кварцевый реактор, который в свою очередь вставляется в индуктор индукционной печи. Для предотвращения азотирования карбида бора кварцевый реактор продувается аргоном. Нагрев шихты производят при температуре 1500…1700°C в течение 20…25 минут.

Температура в реакторе контролируется оптическим пирометром. После остывания реактора прекращается подача аргона, из реактора извлекается тигель, из тигля высыпается продукт реакции (порошок диборида титана).

При температурах ниже 1500°C диборид титана не образуется, о чем свидетельствует отсутствие его рефлексов на дифрактограммах. При температурах, превышающих 1700°C, имеют место непроизводительные энергозатраты. При времени процесса менее 20 минут диборид титана не образуется, о чем свидетельствует отсутствие его рефлексов на дифрактограммах. При времени процесса более 25 минут имеют место непроизводительные энергозатраты. При уменьшении величины удельной поверхности порошка нановолокнистого углерода ниже 138 м2/г времени 25 минут и температуры 1700°C оказывается недостаточно для полного завершения процесса образования диборида титана, о чем свидетельствует наличие на дифрактограммах рефлексов исходных реагентов - двуокиси титана и карбида бора. Увеличение значения удельной поверхности порошка нановолокнистого углерода выше 160 м2/г невозможно при любом времени измельчения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить процесс.

Пример реализации изобретения

Порошки двуокиси титана, карбида бора со средним размером частиц 0,8 мкм и нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 144 м2/г совместно просеиваются через сито с размером ячейки 100 мкм. Далее готовая шихта засыпается в тигель из стеклоуглерода. Тигель закрывается графитовой крышкой и помещается в кварцевый реактор, который в свою очередь вставляется в индуктор индукционной печи. Кварцевый реактор продувается аргоном. Температура процесса 1600°C, время выдержки при этой температуре 22 минуты. Рентгенофазовым анализом установлено наличие в продуктах реакции (термообработанной шихте) только одной фазы - диборида титана.

Способ получения диборида титана, состоящий в нагреве шихты из смеси двуокиси титана, химического реагента, содержащего бор, и углеродного материала при температуре 1500-1700°C в течение 20-25 минут, отличающийся тем, что смешение компонентов шихты осуществляется при совместном просеивании, а в качестве углеродного материала используют высокодисперсный порошок нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138-160 м/г.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 105 items.
27.04.2015
№216.013.4610

Способ получения диборида хрома

Изобретение относится к способу получения диборида хрома, состоящему в нагреве шихты из смеси окиси хрома, карбида бора и высокодисперсного углеродного материала. При этом нагрев шихты осуществляют при температуре 1400…1600°C и времени 20…25 минут, частицы карбида бора имеют размер не более 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549440
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.472b

Нарезной ствол артиллерийско-стрелковых систем

Изобретение относится к области вооружения. Нарезной ствол артиллерийско-стрелковых систем имеет канал, который состоит из нарезной части, заходного конуса и каморы. Гладкая часть заходного конуса выполняется в виде сменной втулки, величина угла при вершине заходного конуса определяется из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549723
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.48f3

Способ получения карбида титана

Изобретение может быть использовано в области порошковой металлургии. Способ получения карбида титана включает нагрев шихты, состоящей из диоксида титана и порошка нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138…160 м/г, взятых в массовом соотношении диоксида титана к порошку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550182
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4b86

Способ получения карбида бора

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при финишной металлообработке, для производства керамической брони, при износостойкой наплавке. Шихту из смеси аморфного бора и высокодисперсного углеродного материала нагревают до 1700-1800°C в течение 15-20 минут. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550848
Дата охранного документа: 20.05.2015
27.05.2015
№216.013.4ebc

Коллекторная электрическая машина постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических коллекторных машин постоянного тока с явно выраженными полюсами, применяемых в промышленных и тяговых установках в качестве двигателей и генераторов. Электрическая коллекторная машина постоянного тока содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551674
Дата охранного документа: 27.05.2015
10.06.2015
№216.013.51c2

Способ получения наноразмерных материалов

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Для получения наноразмерных и наноструктурированных материалов на основе слоистых трихалькогенидов переходных металлов общей формулы MQ, где M=Ti, Zr, Hf, Nb, Та; Q=S, Se, Те, в качестве исходного материала используют порошкообразные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552451
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5241

Способ испытания летательных аппаратов на прочность и устройство для его осуществления

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для прочностных испытаний летательных аппаратов. Способ заключается в том, что для воспроизведения заданной программы знакопеременную нагрузку сжатия-растяжения прикладывают к одной из поверхностей испытываемой конструкции,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552578
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5446

Делитель мощности

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти широкое применение в системах активных фазированных антенных решеток, радиопередающих устройствах. Достигаемый технический результат - повышение развязки между выходными плечами, улучшение согласования по входу. Делитель мощности содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553095
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5447

Двухдиапазонная директорная антенна

Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот. Техническим результатом является улучшение согласования двухдиапазонной директорной антенны с питающим фидером (симметрирующим устройством) в каждом из двух несмежных диапазонов частот. Для этого антенна содержит параллельные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553096
Дата охранного документа: 10.06.2015
27.06.2015
№216.013.58de

Структура модели для оптимизации системы с обратной связью

Изобретение относится к автоматике и электронной технике и может использоваться для расчета регуляторов, применяемых в цифровых и аналоговых системах с обратной связью для управления различными физическими величинами (температурой, давлением, скоростью и т.д.) в условиях внешних возмущений,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554291
Дата охранного документа: 27.06.2015
Showing 51-60 of 105 items.
10.04.2015
№216.013.3ca8

Способ получения наноразмерных структур кремния

Изобретение относится к технологии получения чистого наноструктурированного кремния и может быть использовано в разных областях полупроводниковой техники. Наноразмерные структуры кремния получают термическим разложением моносилана, которое проводят адиабатическим сжатием смеси 10 об.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547016
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.40d7

Устройство для перемешивания

Изобретение относится к отрасли машиностроения, в частности к механическим перемешивающим устройствам, и может быть использовано в пищевой, медицинской, химической, строительной отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве, как механизм, необходимый для приготовления однородных сред,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548087
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.04.2015
№216.013.4610

Способ получения диборида хрома

Изобретение относится к способу получения диборида хрома, состоящему в нагреве шихты из смеси окиси хрома, карбида бора и высокодисперсного углеродного материала. При этом нагрев шихты осуществляют при температуре 1400…1600°C и времени 20…25 минут, частицы карбида бора имеют размер не более 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549440
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.472b

Нарезной ствол артиллерийско-стрелковых систем

Изобретение относится к области вооружения. Нарезной ствол артиллерийско-стрелковых систем имеет канал, который состоит из нарезной части, заходного конуса и каморы. Гладкая часть заходного конуса выполняется в виде сменной втулки, величина угла при вершине заходного конуса определяется из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549723
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.48f3

Способ получения карбида титана

Изобретение может быть использовано в области порошковой металлургии. Способ получения карбида титана включает нагрев шихты, состоящей из диоксида титана и порошка нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138…160 м/г, взятых в массовом соотношении диоксида титана к порошку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550182
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4b86

Способ получения карбида бора

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при финишной металлообработке, для производства керамической брони, при износостойкой наплавке. Шихту из смеси аморфного бора и высокодисперсного углеродного материала нагревают до 1700-1800°C в течение 15-20 минут. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550848
Дата охранного документа: 20.05.2015
27.05.2015
№216.013.4ebc

Коллекторная электрическая машина постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических коллекторных машин постоянного тока с явно выраженными полюсами, применяемых в промышленных и тяговых установках в качестве двигателей и генераторов. Электрическая коллекторная машина постоянного тока содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551674
Дата охранного документа: 27.05.2015
10.06.2015
№216.013.51c2

Способ получения наноразмерных материалов

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Для получения наноразмерных и наноструктурированных материалов на основе слоистых трихалькогенидов переходных металлов общей формулы MQ, где M=Ti, Zr, Hf, Nb, Та; Q=S, Se, Те, в качестве исходного материала используют порошкообразные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552451
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5241

Способ испытания летательных аппаратов на прочность и устройство для его осуществления

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для прочностных испытаний летательных аппаратов. Способ заключается в том, что для воспроизведения заданной программы знакопеременную нагрузку сжатия-растяжения прикладывают к одной из поверхностей испытываемой конструкции,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552578
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5446

Делитель мощности

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти широкое применение в системах активных фазированных антенных решеток, радиопередающих устройствах. Достигаемый технический результат - повышение развязки между выходными плечами, улучшение согласования по входу. Делитель мощности содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553095
Дата охранного документа: 10.06.2015
+ добавить свой РИД