Электроникада қолданылатын материалдарды өздігінен таралатын жоғарытемпературалық синтез негізінде алуға баға беріңіз.

55. Электроникада қолданылатын материалдарды өздігінен таралатын жоғарытемпературалық синтез негізінде алуға баға беріңіз.

ӨЖС әдісі ашылғалы бері талай дамыды. Оның жоғарғы     

қысымдар техникаларын, терең вакуумды термоөңдеуді,

криогенді қондырғыны қолдану процеске энергетикалық

және механикалық әсер беру арқылы жану режимінде

реакцияны жүргізуде принциптерін үйлестіретін түрлері

пайда болды . Өздігінен таралатын жоғары температуралы

синтез тек қана технологияда ғана емес, сондай-ақ қазіргі

материалтану мәселесін шешуде де және электроникада да  

сәтті қолданылып келеді.    Электроникада қолданылатын

материалдарды алу әдісінің негізгі екі тип реакциясы

кездеседі. Бірінші тип реакциясы –

пероксидтің белсенді қатысуымен оттек негізінде

жанады.Осы раекция типінде ниобатты және титан сол

сияқты барлығы түзіледі. Екінші реакция типінде-бұл

реакция ішкі оттектің ағуында бұндай реакцияға алюминий

ванадат ферритоттар және басқада

күрделі оксидтер жоғары температуралық жоғары

өткізгіштікке және жану реакциясының қоспасы химиялық с

интездің схемасы түрінде көрсетуге болады.                          

Жанғыш металл+газ тәрізді тотықтырғыш+белсенді

оксидтер жинағышы+мақсатты өнім (күрделі оксид)+Q

Мысалы ниобатты литий және титан барий синтездерінің

Келесі реакциясында жүзеге асады.     2Nb+5Li2O2+4Nb2O5=10LiNbO3+Q Ti+2BaO2+TiO2=2BaTiO3+Q

Жоғарғы температура синтездің оттек өткізгіштік қасиетінің

реакциясы бойынша:                      

3Cu+2BaO2+0.5Y2O3+0.5(1.5-x)O2=YBa2Cu3O_7-x+Q Никель-м

2(NiO)x+2(ZnO)_1-x+Fe2O3=2(NiZn)Fe2O4+Q Алғашқы екі

реакция жану кезінде төменгі температураның арқасында

литий пероксиді және барий (4.4) ағымды металдың тотығу

реакциясы ниобий және титан негізгі болып жылуды

қамтамасыз етеді.

56 Өздігінен таралатын жоғарытемпературалық синтез әдісін қолданып отқа төзімді материалдар алу процесін сипаттаңыз.

Алғашқы жұмыстар Қазақстанда 1981 жылы Жану Проблемалары Институтында (ЖПИ) натритермиялық жүйелердің жану механизмін зерттеуден басталды (Г.И.Ксандопуло, М.Исмаилов), кейінірек бұл ӨЖС отқа төзгіштер жұмысына әкелген. Бұл жұмыстарда натрий көзі ретінде жалын толқынында пайдаланылған натрий азоты, ол 450 ⁰С ыдырайды:

2NaNO₃→2Na+N₂                         (42)

Екінші реагент ретінде Fe₂O₃, FeO, SiO₂, V₂O₅, CaOжәне тағыда басқа қатарлар оттектері пайдаланылған.

Тәжірибе қорытындысын келесі пунктерге жинақтап көрсетуге болады:

1. Престелген натрийазоты оксидпен жану нәтижесінде қажетті беріктікте кермет түзіледі (10 МПа – ға дейін ), бастапқы үлгі формасын сақтайды.

2. Жанудың брутто реакциялары:

3Na + 2Fe₂O₃ → 3NaFeO₂ + Fe                                                               (43)

 

4Na + 3SiO₂ → 2Na₂SiO₃ + Si                                                                        (44)

 

15Na + 4V₂O₅ → 5Na₃VO₄ + 3V                                                                    (45)   

Алынған нәтиженің ерекшілігі Na + Fe₂O₃ реакциясы үшін құрамындағы өнімдердің жануының ұнтақ тәрізді NaO, Fe, Fe₂O₃үш фазасының орнына қажетті беріктілікті біртекті кермет алынды (қоспаның жану температурасы 900 –1000⁰С,түзілетін кез–келген фазаның балқу температурасынан төмен). Отқа төзгіштерді осылайша синтездеуге бола ма деген сұрақ туғызды. 1983 – 1984 жылдары арасындағы осы бағыт бойынша ізденістерді 10 – кесте көрсетеді. Кестеде берілгендеріне қарап қол жетімді шикізат ретінде № 16, 17 затқа қызығушылық бөлінген.

Отқа төзгіштер ретінде Cr₂O₃+Al шихтасы кермет ретінде, сондай-ақ аллюминий мен хромит (шикі зат) қолданып керметтердің 2000 ⁰С температураға дейінгі аралықта тұрақты және беріктілікке сығылу шегі жоғары екені анықталды.

Отқа төзімді материалдардың сипаттамалары

№

Реагенттер

Жану өнімдерінің құрамы

Беріктілік шегі, МПа

1   

V₂O₅ + 0.45 Ti

0,55 V₂O₅+ 0,45 V₂O₃ + ,45TiO₂

4                                          

V₂O₅+2Mg

V₂O₃ + 2MgO

V₂O₅+Si

-

V₂O₅+1.33Al

V₂O₃ + 0.665Al₂O₃

-

3BaO₂+2Al+2Al₂O₃

3BaO + Al₂O₃

Отқа төзімді ӨЖС- “Фурнон” мертелі ұнтақ тәрізді қоспа, суда бекіліп қалатын қалағыш ерітінді немесе футеровканы жылулық агрегаттан қорғайтын майлау ретінде қолданылады. Экзотермиялық қоспада тотықтырғш ретінде Al (алюминий), ал толтырғыш ретінде кенді концентрат, топырақ, табиғи және жасанды отқа төзімді материалдар, таулы-өңдеу өндірісінің қалдықтары қолданылады. ӨЖС мертелінің қалау ерітіндісі 10-12 тонна кірпішті агрегаттың қызмет ету мерзімімен үнемдеуге мүмкіндік туғызады. ӨЖС отқа төзімді материал үлкен сферада қолданылады және оған көп қаржы керек емес.