Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Այրման արգասիքների ֆազային բաղադրության և միկրոկառուցվածքի կարգավորումը մետաղական մոլիբդենի, մոլիբդենի դիսիլիցիդի և վոլֆրամի կարբիդների ստացման պրոցեսներում

Կիրակոսյան, Խաչատուր Ղուկասի (2015) Այրման արգասիքների ֆազային բաղադրության և միկրոկառուցվածքի կարգավորումը մետաղական մոլիբդենի, մոլիբդենի դիսիլիցիդի և վոլֆրամի կարբիդների ստացման պրոցեսներում. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ա. Բ. Նալբանդյանի անվ. քիմիական ֆիզիկայի ինստիտուտ.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4Mb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (1171Kb)

      Abstract

      Молибден, дисилицид молибдена и карбиды вольфрама широко применяются в различных областях современной техники благодаря их физико-механическим и химическим свойствам (высокая температура плавления, высокая тепло и электропроводность, высокая коррозионная стойкость, твердость, прочность, высокая каталитическая активность и т.д.). Благодаря отличным свойствам эти материалы используются в разных отраслях. В частности, молибден, в основном, используется для легирования стали, в коррозионностойких и жаропрочных сплавах, MoSi2 широко используется как высокотемпературный нагреватель (до 1900oC), а карбиды вольфрама во многих каталитических реакциях (в ряде реакций успешно заменяет Pt). Промышленные способы получения молибдена, дисилицида молибдена и карбидов вольфрама являются многоэтапными и трудоемкими процессами, требующими большие энергозатраты. Кроме того, трудно контролировать микроструктуру и фазовый состав целевого продукта. В настоящее время самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) широко используется для получения тугоплавких металлов и их соединений. Синтез материалов методом СВС реализуется только за счет тепла экзотермического химического превращения. Незначительные энергозатраты требуются для инициации экзотермического процесса. Высокая скорость реакции обеспечивает высокую производительность процесса, а для реализации СВС используется простые и недорогие оборудования. В литературе описаны способы получения Mo, MoSi2 и карбидов вольфрама методом СВС. Однако, согласно результатам этих работ получаются крупнозернистые целевые продукты. Для синтеза наночастиц этих материалов используются нанопорошки исходных веществ, процесс осуществляется с помощью механоактивации или совместного применения других способов. Для применения карбидов вольфрама (WC и W2C) в качестве катализаторов необходимо сначала получить однофазный продукт, а затем нанести на носители с большой удельной поверхностью. Поэтому разработка простых и доступных способов получения тонкодисперсных порошков Mo, MoSi2 и in situ нанесение на углерод карбидов вольфрама (получение систем WC/C или W2C/C) с регулируемым фазовым составом и микроструктурой, следовательно, и с требуемыми свойствами, является актуальной задачей. Ատենախոսությունը նվիրված է այրման ռեժիմում. (ա) NaCl-ով նոսրացման պայմաններում մոլիբդենի օքսիդի մագնեզիումաթերմ վերականգնմամբ մոլիբդենի և մոլիբդենի դիսիլիցիդի նուրբ փոշիների ստացմանը, (բ) մոլիբդենի սուլֆիդի ցինկաթերմ վերականգնման հնարավորության պարզաբանմանը բարձր կալորիական (MoO3+3Mg) խառնուրդով ջերմաքիմիական զուգորդման միջոցով, ինչպես նաև (գ) մեծ տեսակարար մակերեսով ածխածնային կրիչների վրա նստեցված վոլֆրամի կարբիդների in situ ստացման պրոցեսների ուսումնասիրություններին: Կատարված հետազոտությունների հիման վրա առաջակվել են պարզ մոտեցումներ մոլիբդենի, մոլիբդենի դիսիլիցիդի և որպես կատալիտիկ համակարգեր կիրառվող WC/C-ի ու W2C/C-ի նուրբ փոշիների ստացման համար: Նշված համակարգերում ընթացող պրոցեսների մեխանիզմի պարզաբանման համար ուսումնասիրություններ են իրականացվել ինչպես բուն այրման պրոցեսում, այնպես էլ մոդելային համակարգերում՝ տաքացման արագությունների լայն տիրույթում (դերիվատոգրաֆիական եղանակով` 5-20o/րոպե և արագագործ ջերմաստիճանային սկաներով` 400-3100o/րոպե): Մինչ փորձարարական հետազոտությունները կատարվել են թերմոդինամիկական վերլուծություններ MoO3-Mg-NaCl, MoO3-Mg-Si-NaCl, MoO3-Mg-SiO2-NaCl, MoO3-Mg-Si-MgO, (MoS2-Zn)-(MoO3-Mg) և (WO3)C-Mg համակարգերում՝ մոլիբդենի, մոլիբդենի դիսիլիցիդի և վոլֆրամի կարբիդների ստացման հնարավորությունն այրման ռեժիմում պարզելու և օպտիմալ պայմաններ գտնելու համար: Ուսումնասիրվել են վերոհիշյալ համակարգերում այրման օրինաչափությունները, ստացվող արգասիքների քիմիական ու ֆազային բաղադրությունը, միկրոկառուցվածքային առանձնահատկութ-յունները` կախված ելային խառնուրդի բաղադրությունից, ելային խառնուրդում բաղադրիչների հարաբերակցությունից, արտաքին միջավայրի ճնշումից և փոխազդեցության իրականացման ջերմաստիճանից: Իրականացվել է այրման ռեժիմում աղային հավելանյութի (NaCl-առկայությամբ մոլիբդենի (VI) օքսիդի մագնեզիումաթերմ վերականգնում` մոլիբդենի նուրբ փոշու ստացմամբ, այրման անհամեմատ մեղմ ջերմաստիճանային պայմաններում (Tա<1000oC): Պարզաբանվել է նատրիումի քլորիդի բնույթը որպես ակտիվ (ոչ-իներտ) հավելանյութ և առաջարկվել է փոխազդեցության հնարավոր մեխանիզմ, համաձայն որի MoO3+Mg ռեակցիային զուգահեռ ընթանում է MoO3+NaCl փոխազդեցությունը՝ հանգեցնելով միջանկյալ գազային MoO2Cl2 և հեղուկ Na2MoO4 ֆազերի առաջացման: Վերջինների հետագա փոխազդեցությունը Mg-ի հետ ձևավորում է խիստ մանրահատիկ (50-300 նմ) մոլիբդենի փոշի : The dissertation presents (i) experimental research results on the generation of fine powders of molybdenum and molybdenum disilicide by the magnesiothermic reduction of molybdenum oxide under combustion mode with the presence of NaCl as a diluting agent, (ii) the investigation of possibilities of zincothermic reduction of molybdenum sulfide coupling with high-caloric thermochemical mixture MoO3+3Mg, and (iii) the investigation of in situ synthesis of tungsten carbides on the carbon substrates with high specific surface area. The facile approaches have been suggested for the synthesis of fine powders of molybdenum, molybdenum disilicide, and WC/C and W2C/C catalytic systems based on the experimental investigations. In order to explain the process mechanisms in those systems the investigations have been realized both under directly combustion process and in the model systems within the wide range of heating rates (by derivatographic method (5-20o/min), and by high performance temperature scanner (400-3100o/min.)). In prior to the experimental investigations the thermodynamical analyses have been performed for the systems of MoO3-Mg-NaCl, MoO3-Mg-Si-NaCl, MoO3-Mg-SiO2-NaCl, MoO3-Mg-Si-MgO, (MoS2-Zn)-(MoO3-Mg) and (WO3)C-Mg, in order to find the possibility of molybdenum, molybdenum disilicide and tungsten carbides formation under combustion regime, and to find the optimal synthesis conditions. The analysis of combustion process features, the chemical and phase structure, and the microstructural features have been extensively investigated depending on the composition of the initial mixture, the ratio of components in the mixture, the external pressure, and the reaction temperature. The synthesis of fine powder of molybdenum by magnesiothermic reduction of molybdenum (VI) oxide has been realized at moderate combustion temperature (Tc < 1000oC) in the presence of a salt additive (e.g. NaCl) in combustion regime. The role of sodium chloride as an active additive has been revealed, and the possible interaction mechanism has been suggested. According to this, along to the reaction of MoO3+Mg another interaction of MoO3+NaCl is occurring, which results in the formation of intermediate phases, such as gaseous MoO2Cl2 and liquid Na2MoO4. Further interaction of those intermediates with Mg leads to the formation of extremely fine-grained (50-300nm) molybdenum powder.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Регулирование фазового состава и микроструктуры продуктов сгорания при получении металлического молибдена, дисилицида молибдена и карбидов вольфрама. The control of combustion products’ phase composition and microstructure in the obtaining of molybdenum, molybdenum disilicide and tungsten carbides.
      Uncontrolled Keywords: Киракосян Хачатур Гукасович, Kirakosyan Khachatur Ghukasi
      Subjects: Chemistry
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 08 Sep 2016 09:57
      Last Modified: 08 Sep 2016 09:57
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3381

      Actions (login required)

      View Item