Синтез карбида и диборида титана для металлообработки и получения керамики

Введение. Карбид и диборид титана характеризуются высокими значениями твердости, химической инертностью и по этой причине широко используются в современной технике. В статье приведены сведения о синтезе карбида и диборида титана карботермическим и карбидоборным методами, соответственно, об использовании карбида титана в качестве абразива и при изготовлении безвольфрамовых твердых сплавов, карбидосталей, износостойких покрытий, а также диборида титана при получении режущего инструмента и применении его в качестве модифицирующей добавки при изготовлении керамики из карбида бора. Целью работы является исследование процессов синтеза высокодисперсных порошков карбида и диборида титана, перспективных для изготовления режущего инструмента, износостойких покрытий, абразивов и керамики. Методы исследования. Реагентами при синтезе карбида и диборида титана служили оксид титана TiO₂, нановолокнистый углерод (НВУ) и высокодисперсный карбид бора. Эксперименты по получению карбида титана проводились в печи сопротивления, а диборида титана - в индукционной печи. Рентгеновские исследования фазового состава образцов карбида и диборида титана проводились на дифрактометре ARL X^ʼTRA (Thermo Electron SA). Определение содержания титана и примесей в образцах карбида и диборида титана выполнялось рентгеноспектральным флуоресцентным методом на анализаторе ARL-Advant'x. Содержание общего углерода в образцах карбида титана определялось на приборе С-144 фирмы LECO. Определение содержания бора и прочих элементов для образцов диборида титана выполнялось методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) на спектрометре IRIS Advantage (Thermo Jarrell Ash Corporation). Морфология поверхности и размеры частиц образцов изучались на растровом электронном микроскопе Carl Zeiss Sigma. Определение распределения размеров частиц/агрегатов выполнялось на лазерном анализаторе MicroSizer 201 (ВА Инструментс). Результаты. В статье предложены технологические процессы получения высокодисперсных порошков карбида и диборида титана. Оптимальная температура синтеза карбида титана 2000…2100 ^оС, а диборида титана 1600…1700 ^оС. Содержание основного вещества находится на уровне 97,5…98,0 масс.%. Обсуждение. Предложен возможный механизм образования карбида и диборида титана, заключающийся в переносе паров оксидов титана на поверхность твердого углерода (синтез карбида титана) и паров бора и оксидов титана на поверхность твердого углерода (синтез диборида титана). Из-за высоких значений чистоты и дисперсности полученные порошки карбида и диборида титана могут быть использованы для изготовления режущего инструмента и керамики. По этой же причине полученный порошок карбида титана может быть использован в качестве абразивного материала для изготовления безвольфрамовых твердых сплавов, карбидосталей, износостойких покрытий, а порошок диборида титана - для приготовления режущего инструмента и керамики на основе карбида бора.