NITRIDIZATsIYa METALLIChESKOY PARY Ti-Zr I OTsENKA termoEDS SINTEZIROVANNOGO KERAMIChESKOGO OBRAZTsA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Контролируемой нитридизацией металлических пар Ti-Zr синтезированы керамические нитридные образцы заданных состава и формы. Установлены кинетические и вольт-амперные зависимости взаимодействия пар Ti-Zr с азотом. Взаимодействия индивидуальных металлов и области спая с азотом протекают по разным механизмам. Для чистых металлов формирование керамики, близкой к стехиометрическому составу, происходит через образование трех- и двухслойных градиентных структур. Нитридизация области спая, содержащего твердый раствор Ti-Zr, характеризуется параллельно протекающими процессами и определяется химическим сродством каждого металла к азоту. Скорость реакции циркония с азотом возрастает с уменьшением количества титана в твердом растворе. Образование нитрида титана приводит к распаду твердого раствора Ti-Zr, сопровождающемуся сепарацией металлического циркония на границах зерен в виде отдельной фазы с одновременным взаимным растворением образующихся твердых растворов азота в титане и цирконии, взаимным растворением нитридов и диффузией атомов азотированных металлов в противоположные «ветки» пары. Проведена оценка величины термоЭДС системы Ti-Zr разной степени азотирования в интервале температур от –195,7 до +550 °C. Установлены зависимости термоЭДС для градиентных и керамических структур. Нитридизованные пары Ti-Zr, содержащие разное количество азота, можно использовать в качестве керамических термоэлектрических преобразователей.

References

  1. Куритнык, И.П. Материалы высокотемпературной термометрии / И.П. Куритнык, Г.С. Бурханов, Б.И. Стаднык. — М. : Металлургия, 1986. 207 с.
  2. Weiss, J.D. Pressure dependence of the thermoelectric power of sodium between 5 and 14 K / J.D. Weiss, D. Lazarus // Phys. Rev. B. 1974. V.10. №2. P.456—473. DOI : 10.1103/PhysRevB.10.456
  3. Mott, N.F. The resistance and thermoelectric properties of the transition metals / N.F. Mott // Proc. R. Soc. Lond. 1936. A156. P.368—382 http://doi.org/10.1098/rspa.1936.0154
  4. Cusack, N. The absolute scale of thermoelectric power at high temperature / N. Cusack, P. Kendall // Proceed. Phys. Soc. 1958. V.72. №5. P.898—901. DOI : 10.1088/0370-1328/72/5/429
  5. Блатт, Ф.Дж. Термоэлектродвижущая сила металлов / Ф.Дж. Блатт, П.А. Шредер, К.Л. Фойлз, Д. Грейг ; пер. с англ. ; под ред. Д.К. Белащенко. — М. : Металлургия, 1980. 248 с.
  6. Пат. RU 2759827 : МПК С1. Способ получения высокотемпературных керамических термоэлектрических преобразователей для высокотемпературной термометрии из нитридов элементов подгрупп титана и ванадия методом окислительного конструирования / И.А. Ковалев, Г.П. Кочанов, И.Д. Рубцов, А.В. Шокодько, А.С. Чернявский, К.А. Солнцев. Опубл. 12.02.2021.
  7. Chernyavskii, A.S. Synthesis of ceramics based оn titanium, zirconium, and hafnium nitrides / A.S. Chernyavskii // Inorg. Mater. 2019. V.55. №13. P.1303—1327. DOI : 10.1134/S0020168519130016
  8. Achour, A. Titanium, vanadium nitride electrode for micro-supercapacitors / A. Achour, R. Lucio-Porto, M. Chaker, A. Arman, A. Ahmadpourian, M.A. Soussou, M. Boujtita, L. Le Brizoual, M.A. Djouadi, T. Brousse // Electrochem. Communic. 2017. V.77. P.40—43. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2017.02.011
  9. Adachi, J. Thermal and electrical properties of zirconium nitride / J. Adachi, K. Kurosaki, M. Uno, Sh. Yamanaka // J. Alloys Comp. 2005. V.399. P.242—244. DOI : 10.1016/j.jallcom.2005.03.005
  10. Gregory, O.J. Preparation and characterization of ceramic thin film thermocouples / O.J. Gregory, E. Busch, G.C. Fralick, X. Chen // Thin Solid Films. 2010. V.518. Is.21. P.6093—6098. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2010.05.102
  11. Ghailane, A. Titanium nitride, TixN(1–x), coatings deposited by HiPIMS for corrosion resistance and wear protection properties / A. Ghailane, A.O. Oluwatosin, H. Larhlimi, C. Hejjaj, M. Makha, H. Busch, C.B. Fischer, J. Alami // Applied Surf. Sci. 2022. V.574. Art.151635. DOI : 10.1016/j.apsusc.2021.151635
  12. Qi, R. Evolution of chemical, structural, and mechanical properties of titanium nitride thin films deposited under different nitrogen partial pressure / Qi R., Pan L., Feng Y., Wu J., Li W., Wang Z. // Results in Physics. 2020. V.19. Art.103416. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103416
  13. Shirvani, F. An ab-initio study of structure and mechanical properties of rocksalt ZrN and its bilayers / F. Shirvani, A. Shokri, B.A. Ravan // Solid State Communications. 2021. V.328. Art.114218. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2021.114218
  14. Sridar, S. Thermodynamic modelling of Ti-Zr-N system / S. Sridar, R. Kumar, K.C.H. Kumar // CALPHAD : Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2017. V.56. P.102—107. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2016.12.003
  15. Солнцев, К.А. Окислительное конструирование тонкостенной керамики / К.А. Солнцев, Е.М. Шусторович, Ю.А. Буслаев // ДАН. 2001. Т.378. №4. С.492—499.
  16. Кузнецов, К.Б. Получение монолитного нитрида титана / К.Б. Кузнецов, А.П. Стецовский, А.С. Чернявский, К.А. Солнцев // Перспективные материалы. 2008. №1. С.56—59.
  17. Пат. RU 2337058C2 : МПК C 01821/76. Способ получения нитрида тугоплавкого металла, изделия из него, полученные этим способом, и их применение / К.Б. Кузнецов, К.А. Солнцев, А.С. Чернявский ; заявитель и патентообладатель ИМЕТ РАН ; заявлено 04.12.2006 ; опубликовано 27.10. 2008.
  18. Powder Diffraction File. Alphabetical Index Inorganic Сompounds. — Pensilvania : ICPDS. 1997.
  19. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем ; справочник / Н.П. Лякишев. — М. : Машиностроение, 1996. С.397—399.
  20. Ковалев, И.А. Кинетика высокотемпературной нитридизации титана / И.А. Ковалев, К.Б. Кузнецов, В.Ю. Зуфман, А.И. Огарков, С.В. Шевцов, С.В. Канныкин, А.С. Чернявский, К.А. Солнцев // Неорган. матер. 2016. Т.25. №12. С.1306—1310. DOI : 10.1134/S0002337X19070091.
  21. Kovalev, I.A. Hightemperature titanium nitridation kinetics / I.A. Kovalev, K.B. Kuznetsov, V.Y. Zufman, A.I. Ogarkov, S.V. Shevtsov, S.V. Kannykin, A.S. Chernyavskii, K.A. Solntsev // Inorg. Mater. 2016. V.52. №12. P.1230—1234. DOI : 10.1134/s0020168516120050
  22. Кузнецов, К.Б. Кинетика насыщения циркония азотом в процессе высокотемпературной нитридизации / К.Б. Кузнецов, И.А. Ковалев, В.Ю. Зуфман, А.И. Огарков, С.В. Шевцов, А.А. Ашмарин, А.С. Чернявский, К.А. Солнцев // Неорган. матер. 2016. Т.52. №6. С.609—611.
  23. Gribaudo, L. The N-Zr (nitrogen-zirconium) system / L. Gribaudo, D. Arias, J. Abriata // J. Phase Equilibria. 1994. V.15. P.441—449.
  24. Burkov A.T. Thermoelectric power of metals at high temperatures / A.T. Burkov // Module in Materials Science and Materials Engineering : Reference 2016. December. Р.1—8. DOI : 10.1016/B978-0-12-8035818.02768-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».