РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ НАНОПОРИСТЫХ ПОРОШКОВ ТУГОПЛАВКИХ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

Рассмотрены методы получения мезопористых порошков тантала, ниобия, вольфрама и молибдена магниетермическим восстановлением их оксидных соединений, методы получения на их основе нанопорошков нитридов. Цель: совершенствование способа магниетермического восстановления оксидных соединений тантала и ниобия, определение возможности дальнейшего увеличения удельной поверхности, выбор оптимальных условий термообработки полученных порошков, исследование условий синтеза ниобатов, танталатов, молибдатов и вольфраматов магния и кальция, используемых в качестве прекурсора в процессе восстановления, разработка физико-химических основ магниетермического восстановления молибдатов и вольфраматов магния и кальция, разработка функциональных материалов на базе мезопористых порошков.Определено влияние гранулометрического состава исходных оксидных соединений и условий восстановления на удельную поверхность и пористую структуру порошков тантала и ниобия. Получены порошки Та и Nb с удельной поверхностью до 80 и 150 м²•г⁻¹ соответственно. Показано, что порошки, полученные восстановлением танталатов и ниобатов, несмотря на очень большую удельную поверхность, представлены крупными единичными частицами с размерами до нескольких микрон, коррелирующими с размерами частиц прекурсора. Большая удельная поверхность обусловлена мезопористой структурой частиц порошка. Исследованы условия синтеза сложных оксидов тантала, ниобия, вольфрама и молибдена методом спекания. Получены ниобаты и танталаты магния, вольфраматы и молибдаты кальция и магния с различным размером первичных частиц. Исследованы закономерности восстановления оксидных соединений вольфрама и молибдена парами магния. Подтверждена возможность увеличения удельной поверхности при использовании в качестве прекурсора сложных оксидов. Получены порошки с удельной поверхностью до 20 м²•г⁻¹, что в 3 - 5 раз превышает поверхность порошков, полученных восстановлением оксидов. При восстановлении WO₃, MgWO₄, CaWO₄ конечным продуктом является порошок α-W с ОЦК-решеткой, в то время как в ходе восстановления Ca₃WO₆ при температуре ниже 740°С образуется порошок, содержащий, наряду с α-W, метастабильную фазу β-W с кристаллической структурой типа А-15. Исследовано изменение поверхности и пористости магниетермических порошков Nb, Ta и W в зависимости от условий термообработки. Установлено, что уменьшение поверхности мезопористых порошков происходит в первую очередь из-за резкого снижения количества пор диаметром менее 15 - 30 нм в зависимости от условий термообработки.Установлено, что использование в качестве прекурсора для аммонолиза мезопористых магниетермических порошков с большой удельной поверхностью позволяет значительно снизить температуру и сократить длительность процесса. После аммонолиза при температуре всего 400°С содержание азота в порошках намного превышает концентрацию твердого раствора. Оксинитрид TaON получен уже после часовой выдержки при температуре 600°С. Аммонолизом порошка ниобия с удельной поверхностью 111 м²•г⁻¹ в течение 3 ч при температуре 700°С получен нитрид ниобия NNb.