АЗОТИРОВАНИЕ ПОРОШКА ЖЕЛЕЗА В РЕЖИМЕ СВС

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены экспериментальные исследования по азотированию порошков железа со сферической формой микроразмерных частиц в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Продукты азотирования получены в виде композиций Fe-Fe3C-FexN (х = 2—4). Доля FexN по данным рентгенофазового анализа составила не более 50 мас.%. Результаты исследования микроструктуры показали, что частицы азотированного железа представляют собой сферические композиции «ядро—оболочка», в которых ядро — железо, а оболочка — нитриды железа FexN (х = 2—4). Оболочка сфер состоит из кристаллов в виде субмикроразмерных игл.

Об авторах

Е. И Волченко

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)

Email: volchenko_ei@ism.ac.ru
Черноголовка

Т. В Баринова

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)

Черноголовка

Г. Р Нигматуллина

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)

Черноголовка

М. И Алымов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)

Черноголовка

Список литературы

  1. Coey, J.M.D. Magnetic nitrides / J.M.D. Coey, P.A.I. Smith // J. Magn. Magn. Maters. 1999. V.200. №1—3. P.405—424.
  2. Widenmeyer, M. Formation and decomposition of metastable a''-FeN from in situ powder neutron diffraction and thermal analysis / M. Widenmeyer, T.C. Hansen, R. Niewa // Zeitschrift fr Anorganische und Allgemeine Chemie. 2013. Bd.639. №15. S.2851—2859.
  3. Ковалев, Е.П. Низкотемпературный синтез микронных порошков нитридов системы Fe-N / Е.П. Ковалев, М.И. Алымов, А.Б. Анкудинов, А.Г. Гнедовец, В.А. Зеленский // Персп. матер. 2013. №7. С.61—66.
  4. Кардонина, Н.И. Превращения в системе Fe-N / Н.И. Кардонина, А.С. Юровских, А.С. Колпаков // МиТОМ. 2010. Т.10. №5. С.5—10.
  5. Borsa, D.M. Epitaxial growth of iron nitrides by MBE in the presence of an atomic nitrogen source / D.M. Borsa, S. Grachev, D.O. Boerma ; ed. G.C. Hadjipanayis // Magnetic Storage Systems Beyond 2000. NATO Science Ser. 2001. V.41. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0624-8_41.
  6. Mukasyan, A.S. Nanoscale metastable o-FeN ferromagnetic materials by self-sustained reactions / A.S. Mukasyan, S. Roslyakov, J.M. Pauls, L.C. Gallington, T. Orlova, X. Liu, M. Dobrowolska, J.K. Furdyna, K.V. Manukyan // Inorg. Chem. 2019. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b03553.
  7. Ogawa, T. Challenge to the synthesis of a''-FeN compound nanoparticle with high saturation magnetization for rare earth free new permanent magnetic material / T. Ogawa, Y. Ogata, R. Gallaga, N. Kobayashi, N. Hayashi, Y. Kusano, S. Yamamoto, K. Kohara, M. Doi, M. Takano, M. Takahashi // Appl. Phys. Express. 2013. №6. Art.073007.
  8. Zhang, X. Thermal stability of FeN thin film on GaAs (001) substrate / X. Zhang, V. Laute, H. Ambaye, J.P. Wang // Mater. Res. Express. 2017. №4(6). Art.066401. DOI : 10.1088/2053-1591/aa72b3.
  9. Wang, J.-P. Environment-friendly bulk FeN permanent magnet : Review and prospective / Wang J.-P. // J. Magn. Magn. Mater. 2020. V.497. Art.165962.
  10. Han, M. Thermal stability of laser-produced iron nitrides / M. Han, E. Carpene, F. Landry, K.-P. Lieb, P. Schaaf // J. Appl. Phys. 2001. V.89(8). 15 April. P.4619—4624. https://doi.org/10.1063/1.1354634.
  11. Molla, S. Application of iron nitride compound as alternative permanent magnet for designing linear generators to harvest oceanic wave energy / S. Molla, O. Farrok, M.R. Islam, K.M. Muttaqi // IET Electr. Power Appl. 2020. V.14. P.762—770.
  12. Arushanov, K.A. Nanosized heterogeneous coatings of reed switch contacts on the base of iron and nickel nitrides / K.A. Arushanov, G.P. Gololobov, I.A. Zeltser, S.M. Karabanov, D.V. Suvorov // IEEE 9th Nanotechnology Materials and Devices Conference (NMDC). 2014. DOI : 10.1109/nmdc.2014.6997436.
  13. Kim, J. Iron nitride based magnetic powder synthesized by mechanical alloying of Fe-based glassy powders and solid nitrogen compounds / J. Kim, J. Hwang, S. Yi // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V.539. Art.168329. DOI :10.1016/j.jmmm.2021.168329.
  14. Гнедовец, А.Г. Синтез микронных частиц со структурой ядро—оболочка Fe-FeN при низкотемпературном газовом азотировании порошков железа в потоке аммиака / А.Г. Гнедовец, А.Б. Анкудинов, В.А. Зеленский, Е.П. Ковалев, Х. Вишневская-Вайнерт, М.И. Алымов // Персп. матер. 2015. №12. С.62—71.
  15. Yamaguchi, T. Synthesis and characteristics of FeN powders and thin films / T. Yamaguchi, M. Sakita, M. Nakamura, T. Kobira // J. Magn. Magn. Mater. 2000. V.215. P.529—531.
  16. Luo, X. Preparation and chemical stability of iron nitride-coated iron microparticles / Luo X., Liu S. // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V.308. P.L1—L4.
  17. Манашев, И.Р. Технология производства азотированных ферросплавов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / И.Р. Манашев, Т.О. Гаврилова, И.М. Шатохин, М.Х. Зиатдинов // Теория и технология металлургического производства. 2019. №4 (31). C.4—12.
  18. Зиатдинов, М.Х. Технология СВС композиционных ферросплавов. Ч.1. Металлургический СВС процесс. Синтез нитридов феррованадия и феррохрома / М.Х. Зиатдинов, И.М. Шатохин, Л.И. Леонтьев // Изв. вузов. Чер. металлургия. 2018. Т.61. №5. С.339—347.
  19. Yeh, C.L. Effects of dilution and preheating on SHS of vanadium nitride / Yeh C.L., Chuang H.C., Liu E.W., Chang Y.C. // Ceramics Intern. 2005. V.31. P.95—104. DOI : 10.1016/j.ceramint.2004.03.043.
  20. Alymov, M.I. SHS introduction of nitrogen in the composition of alloy steel under gas pressure / M.I. Alymov, D.E. Andreev, Yu.S. Vdovin, P.A. Miloserdov, V.A. Gorshkov, V.I. Yukhvid, M.Yu. Shiryaeva // Russian Metallurgy (Metally). 2020. №5. P.107—111. DOI : 10.1134/S0036029520090025.
  21. Шестопалова, Л.П. Низкотемпературное азотирование легированных сталей через нанооксидный барьер : автореф. дис. … канд. техн. наук / Шестопалова Лариса Павловна. М., МАДИ. 2009.
  22. Мержанов, А.Г. Термически сопряженные процессы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / А.Г. Мержанов // ДАН. 2010. Т.434. №4. С.489—492.
  23. Майдан, Д.А. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитридов металлов группы железа с применением азида натрия и галоидных солей аммония : автореф. дис. … канд. техн. наук / Майдан Дмитрий Александрович. Самара, 2005.
  24. Лахтин, Ю.М. Химико-термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин, Б.К. Арзамасов. — М. : Металлургия, 1985. 256 с.
  25. Нерсисян, Г.А. Использование силицидов титана в качестве исходных реагентов при СВ-синтезе керамических композиционных порошков TiN/SiN / Г.А. Нерсисян, Х.В. Манукян, С.Л. Харатян // Химический журнал Армении. 2003. №56. С.15—28.
  26. Shiryaev, A.A. Thermodynamic of SHS : modern approach / Shiryaev A.A. // Int. J. SHS. 1995. V.4. №4. P.351—362.
  27. Munir Z.A. Synthesis of high temperature materials by self-propagating combustion methods / Z.A. Munir //Amer. Ceram. Soc. Bull. 1988, V.67. №2. P.342—349.
  28. Eslamloo-Grami, M. Effect of porosity on the combustion synthesis of titanium nitride / M. EslamlooGrami, Z.A. Munir // J. Amer. Ceram. Soc. 1990. V.73. Art.1235.
  29. Petricek, V. Crystallographic computing system JANA2006 : General features / V. Petricek, M. Dusek, L. Palatinus // Zeitschrift fur Kristallographie — Crystalline Mater. 2014. Bd.229. №5. S.345—352. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737.
  30. Дементьев, В.Б. Исследование процесса азотирования легированных сталей / В.Б. Дементьев, Т.Н. Иванова, Т.В. Ломаева // Химическая физика и мезоскопия. 2020. Т.22. №3. С.299—306.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024