Введение к работе
Актуальность темы. В последние года пристальное внимание уделяется ультрадисперсным порошкам (УДП) с размером частшд существенно меньше 1 мкм. Малый размер частиц определяет значительное изменение физических и химических свойств, что позволяет.создавать материалы с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Одним из"эффективных способов получения УДП является плазмохимический синтез (ПХО), в котором все физические и химические процессы (нагрев, испарение, химическое взаимодействие, образование зародышей конденсированной фазы, и рост частиц) проходят с большой скоростью я в очень короткое время (0,01-0,001с). Многие проблемы в этой области еще нврвшвны и требуют как теоретических, так и экспериментальных исследований. Это относится к изучению механизмов формирования чвстиц определенного химического и гранулометрического состава, изучению структуры частиц, состава и. строения их поверхности. Немаловажную роль при решении этих проблем играет и изучение изменения примесного состава в процессе синтеза и в дальнейшем получении материалов из синтезированных тугоплавких порошков.
Учитывая, ' что примвси влияют на определенные физико-химические свойства материалов, примесный состав является существенным фактором определяющим их конкретное применение Уникальность сочетания свойств УДП (механических, электрических, магнитных, сверхпроводящих, оптических, ' радиационных и т. д.) предъявляет особые требования .к их чистоте, так как многие из них чувствительны к примесям и их распределению по частицам'(особенно к примесям, адсорбированным на поверхности даже в незначительных концентрациях). Именно поверхностные свойства ультрадисперсных частиц существенно определяют физико- химические процессы, протекающие при их компактировании (спекании), и в конечном итоге влияют на характеристики получаемых на их основе материалов.
Цель работы. Основной целью данной работы является создание и применение комплекса аналитических методик на основе нейтронно-активационнош анализа, позволяющих характеризовать распределение примесей в ультрадисперсных нитридах алюминия и титана, определить закономерности изменения этих характеристик в процессе их ПХО и дальнейшей обработке.
Научная новизна. Разработанны методики инструментального
2
найтрошю- актшационного анализа (ШІАА) определения содержания
примесей в нитридах алюминия и титана. Методики отличаются
простотой, высокой селективностью и чувствительностью,
возможностью одновременного определения большого количества элементов без разрушения образца и применими в анализе других классов соединений этих металлов.
Уточнено мешающее действие всех радионуклидов элементов Периодической системы, образующихся по реакции (п,)-) на анализ идентифицированных 36 примесных элементов. Эти оценки имеют' универсальный характер и применимы при анализе других соединении.
Предложена и апробирована методика многофакторного дисперсионного анализа при определении неоднородности распределения примесных элементов по данным повторных измерений удельных активностей элементов'посла однократного облучения.
Для уточнения распределения примесей по частицам впервые нейтронно- активационные методики определения примесного состава применены в сочетании с постепенным химическим разложением порошков.
Впервые проведены систематические исследования изменения примесного состава в процесса ПХО нитридов титана и алюминия.
Получена информация о неоднородности распределения примесей в синтезированных порошках и в отдельны» частицах.
Установлены закономерности перераспределения примесей между частицами разного размера. Показано , что распределение примесей в.отдельных частицах зависит от термофизических характеристик примесных элементов.
Практическая ценность. Разработанные методики применимы для анализа исходных порошков,, продуктов синтеза и материалов на основе нитридов алюминия и титана. Часть из них используется при аттестации производимой в СКЇБ Неорганических материалов ИНХ ЛАН продукции.
Изученные закономерности ' перераспределения примесей в процессе ПХО позволяют прогнозировать особенности свойств продуктов синтеза, опираясь на исходные данные концентраций примесей.
'Методики и оценки неоднородности распределении- примесей применимы при практическом использовании нитридов ПХО для изготовления коїжретшх материалов- из них.
На основа информации о распределении примесных элементов в нитридах ІКС предложен способ их очистки.
Закономерности распределения конкретных примесных элементов должны учитываться при отработке методов легирования тугоплавких нитридов ГОС.
Автор защищает:
методики определения примесей в нитридах алюминия и титана нейтронно-активационным методом;
метод оценки эффективности и практическое применение фильтров поглощения для снижения пределов обнаружения примесных элементов;
методику с применением многофакторного дисперсионного анализа для определения пространственной неоднородности распределения примесных элементов после однократного облучения;
йостйпвннов химическое разложение УДП как метод изучения распределения примесных элементов в частицах;
результаты. исследований содержания примесных элементов в нитридах титана и влшиния и их распределения в порошках и в отдельных частицах.
Апробация работы: Основные результаты дисвртационшй работы доложены на : Уральской конференции' "Новые физико- химические методы анализа материалов мвталургической, машиностроительной промышленности и объектов, окружэпдей среды" (Свердловск, 1980г.), на X конференции молодых научных, работников Института неорганической химии ЛАН (Рига, 1931 г.), на научных конференциях по аналитической химии Прибалтийских республик, . BOOT и Калининградской области (Таллин, 1982г., Вильнюс, 1986г.), на Всесоюзных семинарах "Примвненив низкотемпературной плвзмы в технологии неорганических веществ и порошковой мвтаіургии" (Рига, 1982 и 1985гг.), на. Новосибирском аналитическом семинаре "Развитие ядерно-физичвскйх методов анализа в Сибири и дальнем Востоке" (Новосибирск, 1985г..), на эасвдании секции "Химичвскив реагенты"при совете по аналитической.химий" (Юрмала, 1986г.), на Всесоюзном совещаний -по актйвационному анализу и другим радиоаналитическнм методам (Ташкент, 1987г,), на совещании "Современные направления в активационном анализа в ОИЯМ" (Дубна, 1988г.), На Всесоюзной конференции "Физикохимия ультрадисперсних систем" (Юрмала, 1989г.).
Публикации. По результатам работы опубликована 8 статей и 8 тезисов докладов.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, обсуждения результатов, выводов и приложения. Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 29 рисунков, 160 библиографических аезвений и содержит приложение на 13 страницах.
