Нитридизация металлической пары Ti–V и оценка термо-ЭДС синтезированного керамического образца
- Авторлар: Ковалев И.1, Чернявский А.1, Хвостов С.2, Ашмарин А.1, Дёмин К.1, Шевцов С.1, Половинкин А.1, Ситников А.1, Рогова А.1, Кочанов Г.1, Дробаха Г.1, Солнцев К.1
-
Мекемелер:
- Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук
- АО “Евромикс”
- Шығарылым: Том 59, № 12 (2023)
- Беттер: 1379-1390
- Бөлім: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/252419
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23120060
- EDN: https://elibrary.ru/PHRNVT
- ID: 252419
Дәйексөз келтіру
Аннотация
Контролируемой нитридизацией металлических пар Ti–V синтезированы керамические нитридные образцы заданных состава и формы. Установлены кинетические и вольтамперные зависимости взаимодействия металлических пар Ti–V с азотом. Для разных частей пары процесс азотирования характеризуется разными механизмами. Для чистых металлов формирование керамики, близкой к стехиометрическому составу, происходит через образование трех- и двухслойных градиентных структур. Нитридизация области спая, содержащего твердый раствор Ti–V, определяется химическим сродством титана и ванадия к азоту. Образование нитрида титана приводит к распаду твердого раствора Ti–V в спае и сепарации металлического ванадия на границах зерен. Скорость азотирования ванадия возрастает с уменьшением количества титана в твердом растворе. Проведена оценка величины термо-ЭДС системы Ti–V разной степени азотирования в интервале температур от –195.7 до +550°С. Установлены температурные зависимости термо-ЭДС и коэффициента Зеебека для металлокерамических и керамических структур. Для всех азотированных пар характерно монотонное увеличение термо-ЭДС во всем температурном интервале. Нитридизованные пары титан–ванадий заданного состава можно использовать в качестве керамических термоэлектрических преобразователей.
Авторлар туралы
И. Ковалев
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
А. Чернявский
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
С. Хвостов
АО “Евромикс”
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 121170, Москва, Кутузовский пр., 36, стр. 3
А. Ашмарин
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
К. Дёмин
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
С. Шевцов
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
А. Половинкин
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
А. Ситников
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
А. Рогова
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
Г. Кочанов
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
Г. Дробаха
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
К. Солнцев
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. БайковаРоссийской академии наук
Email: vankovalskij@mail.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49
Әдебиет тізімі
- Куритнык И.П., Бурханов Г.С., Стаднык Б.И. Материалы высокотемпературной термометрии. М.: Металлургия, 1986. 207 с.
- Weiss J.D., Lazarus D. Pressure Dependence of the Thermoelectric Power of Sodium between 5 and 14 K // Phys. Rev. B. 1974. V. 10 № 2. P. 456–473. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.10.456
- Mott N.F. The Resistance and Thermoelectric Properties of the Transition Metals // Proc. R. Soc. L. 1936. P. A156368–382. https://doi.org/10.1098/rspa.1936.0154
- Cusack N., Kendall P. The Absolute Scale of Thermoelectric Power at High Temperature // Proc. Phys. Soc. 1958. V. 72. № 5. P. 898–901. https://doi.org/10.1088/0370-1328/72/5/429
- Блатт Ф.Дж., Шредер П.А., Фойлз К.Л., Грейг Д. Термоэлектродвижущая сила металлов: Пер. с англ. / Под ред. Белащенко Д.К. . М.: Металлургия, 1980. 248 с.
- Ковалев И.А., Кочанов Г.П., Рубцов И.Д., Шокодько А.В., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Способ получения высокотемпературных керамических термоэлектрических преобразователей для высокотемпературной термометрии из нитридов элементов подгрупп титана и ванадия методом окислительного конструирования. Пат. RU 2759827 С1 (Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН). 12.02.2021 г.
- Chernyavskii A.S. Synthesis of Ceramics Based on Titanium, Zirconium, and Hafnium Nitrides // Inorg. Mater. 2019. V. 55. № 13. P. 1303–1327. https://doi.org/10.1134/S0020168519130016
- Achour A., Lucio-Porto R., Chaker M., Arman A., Ahmadpourian A., Soussou M.A., Boujtita M., Le Brizoual L., Djouadi M.A., Brousse T. Titanium Vanadium Nitride Electrode for Micro-Supercapacitors // Electrochem. Commun. 2017. V. 77. P. 40–43. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2017.02.011
- Zhou X., Chen H., Shu D., He Ch., Nan J. Study on the Electrochemical Behavior of Vanadium Nitride as a Promising Supercapacitor Material // J. Phys. Chem. Solids. 2009.V. 70. № 2. P. 495–500. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2008.12.004
- Gregory O.J., Busch E., Fralick G.C., Chen X. Preparation and Characterization of Ceramic Thin Film Thermocouples // Thin Solid Films. 2010. V. 518. № 21. P. 6093–6098. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2010.05.102
- Ghailane A., Oluwatosin A.O., Larhlimi H., Hejjaj C., Makha M., Busch H., Fischer C. B., Alami J. Titanium Nitride, TiXN(1−X), Coatings Deposited by HiPIMS for Corrosion Resistance and Wear Protection Properties // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 574. P. 151635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151635
- Qi R., Pan L., Feng Y., Wu J., Li W., Wang Z. Evolution of Chemical, Structural, and Mechanical Properties of Titanium Nitride Thin Films Deposited under Different Nitrogen Partial Pressure // Results Phys. 2020. V. 19. P. 103416. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103416
- Ravan B.A., Faghihnasiri M., Jafari H. Ab Initio Investigation of Mechanical and Thermodynamic Properties of Vanadium-Nitride // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 228. P. 237–243. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.02.082
- He F., Zhao J., Hu Q., Liu Y., Huang Q., You Z., Lv X. Gas-Based Reduction and Nitridation for Synthesis of Vanadium Nitride: Kinetics and Mechanism // Powder Technol. 2023. V. 427. P. 118757. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118757
- Солнцев К.А., Шусторович Е.М., Буслаев Ю.А. Окислительное конструирование тонкостенной керамики // Докл. Академии наук. 2001. Т. 378. № 4. С. 492–499.
- Кузнецов К.Б., Стецовский А.П., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Получение монолитного нитрида титана // Перспективные материалы. 2008. № 1. С. 56–59
- Кузнецов К.Б., Солнцев К.А., Чернявский А.С. Способ получения нитрида тугоплавкого металла, изделия из него, полученные этим способом, и их применение: Пат. RU2337058 (Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН). 2008.
- ТУ48-4-373-76. Ванадиевые полосы, предназначенные для изготовления различных узлов, деталей и других целей. 1976 г.
- ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки (с изменением № 1). 1992.
- ГОСТ 2603-79. Реактивы. Ацетон. Технические условия (с изменениями № 1–3). 1980.
- ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73). Азот газообразный и жидкий. Технические условия (с изменениями № 1–3 и поправкой). 1976.
- Powder Diffraction File. Alphabetical Index Inorganic Compounds. Pensilvania: ICPDS. 1997.
- Лякишева Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение, 1996. С. 397–399.
- Ковалев И.А., Кузнецов К.Б., Зуфман В.Ю., Огарков А.И., Шевцов С.В., Канныкин С.В., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Кинетика высокотемпературной нитридизации титана // Неорган. материалы. 2016. Т. 25. № 12. С. 1306–1310. https://doi.org/10.7868/S0002337X16120058
- Burkov A.T. Thermoelectric Power of Metals at High Temperatures // Module in Materials Science and Materials Engineering. 2016. P. 1–8.