<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Journal of Technical Research</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Journal of Technical Research</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Журнал технических исследований</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2500-3313</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">41151</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Химическая технология</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject></subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Химическая технология</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Scheme of azide technology for self-propagating  high-temperature synthesis of nitride powders</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Схема азидной технологии  саморапространяющегося высокотемпературного  синтеза порошков нитридов</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-3940-9511</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кондратьева</surname>
       <given-names>Л. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kondratieva</surname>
       <given-names>Lyudmila Aleksandrovna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>schiglou@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Самарский государственный технический университет</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Samara State Technical University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>6</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>3</fpage>
   <lpage>9</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/41151/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/41151/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В статье представлена схема проведения исследований по получению порошков нитридов по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Описан сам процесс проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в лабораторном реакторе СВС-Аз и последовательные операции, проводимые до синтеза конечного продукта и после его получения.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The article presents a scheme for conducting research on the production of nitride powders using the azide technology of self-propagating high-temperature synthesis. The process of self-propagating high-temperature synthesis in a laboratory SHS-Az reactor and the sequential operations performed before and after the synthesis of the final product are described.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>самораспространяющийся высокотемпературный синтез</kwd>
    <kwd>азидная технология</kwd>
    <kwd>порошок</kwd>
    <kwd>нитрид</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>self-propagating high-temperature synthesis</kwd>
    <kwd>azide technology</kwd>
    <kwd>powder</kwd>
    <kwd>nitride</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Процесс синтеза нитридов по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-Аз) в лаборатории азидной технологии СВС-Аз (рис. 1) состоит из следующих этапов (рис. 2) [1, 4]:1. Определить исходные компоненты реакционной шихты и составить стехиометрическое уравнение химической реакции. Например: Ме + NaN3 + Hal = МеN + NaF  + N2,где Ме – металл (неметалл) в твердом состоянии (Mg, B, Al, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Cr, Mo, Mn, Fe, Ni, B, Si), Hal – галоидная соль в твердом состоянии (например, NH4F, Na2TiF6, (NH4)2TiF6 и др.)Количество азотирующего элемента (азота из азида натрия NaN3) и связывающего фтора, выделяющегося в процессе горения из галоидной соли, берут в таком соотношении, которое позволяет полностью увязывать натрий в процессе синтеза в химически нейтральное соединение - фторид натрия. 2. Рассчитать количество исходных компонентов шихты. Для расчетов используется компьютерная программа «Stehio», которая позволяет, зная молярную массу, плотность исходных элементов, их чистоту, а так же относительную плотность шихты рассчитать количество каждого исходного компонента. 3. Если необходимо, то провести подготовку исходных компонентов  реакционных смесей: рассев, измельчение, сушка.4. По отдельности взвесить порции порошков исходных компонентов на электронных весах (рис. 3).  а)б) Рис. 1. Лаборатория азидной технологии СВС:а) лабораторная установка СВС-Аз в вытяжном шкафу; б) установка для промывки синтезированного продукта и сушка образцов на воздухе в вытяжных шкафах 5. Поместить отвешенные компоненты шихты в керамическую ступку и перемешать ручным способом с помощью керамического пестика в течении 5-7 мин (рис. 3). 6. Смешанную шихту засыпать в предварительно подготовленный кальковый стакан диаметром 30 мм и высотой 45 мм.7. Стакан с шихтой поместить на предметную полочку лабораторного реактора СВС-Аз постоянного давления с рабочим объемом 4,5 литра.8. К шихте в кальковом стакане сверху подвести вольфрамовую спираль (рис. 4) для инициирования химической реакции в форме горения, которая соединена посредством электроконтактов с системой воспламенения. Вольфрамовая спираль при этом погружается на небольшую глубину в шихту [2].9. В исходную смесь ввести две вольфрам-рениевые термопары ВК5/20 для измерения максимальной температуры и линейной скорости горения. Термопары предварительно свариваются из вольфрам-рениевой проволоки ВР-5 и ВР-20 диаметром от 100 до 200 мкм (рис. 4). Концы термопары за поверхностью образца изолируются с помощью керамической «соломки» из оксида алюминия. Электрический сигнал от термопары, позволяющий регистрировать температуры и скорости горения, идет на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подсоединенный к компьютеру [3]. Глубина погружения термопары в образец соответствует радиусу образца, расстояние между спаями горизонтально расположенных термопар должно быть не менее 10 мм (рис. 5). Рис. 2. Схема азидной СВС-технологии получения порошков нитридов  Рис. 3. Приготовление исходных смесей 10. Предметную полочку реактора, с размещенным на ней образцом, погрузить в лабораторный реактор СВС-Аз. К вольфрамовой спирали подключить тоководы реактора. 11. Из реактора удалить воздух путем его вакуумирования при помощи вакуум-насоса. Затем реактор промыть используемым рабочим газом, повторно провести вакуумирование и заполнить газом (в качестве газа берется азот) до необходимого значения рабочего давления. 12. Для инициирования химической реакции в форме горения на электроконтакты вольфрамовой спирали кратковременно подать напряжение постоянного тока и шихта воспламенится (рис. 6). Одновременно зарегистрировать давление по манометру. При превышении начального давления на 1 МПа избыточное давление из реактора сбросить с помощью вентиля сброса. Рис. 4. Внешний вид термопар и вольфрамовой спирали  Рис. 5. Схема размещения вольфрам-рениевых термопар в образце с исходной смесью: 1 – кальковый стакан; 2 – исходная шихта; 3 – спай вольфрам-рениевой термопары ВР5/20; 4 – вольфрамовая спираль; 5 – вольфрам-рениевая термопара ВР5/20; 6 – керамическая «соломка» из оксида алюминия; 7 – расстояние между вольфрам-рениевыми термопарами ВР5/20; 8 – предметный столик 13. По завершении процесса горения для остывания синтезированного продукта предусмотрена его выдержка в реакторе без сброса давления в течение 15-20 минут, в зависимости от плотности загрузки реактора и химического состава смеси исходных компонентов. После чего в реакторе сбросить давление, разгерметизировать и извлечь полученный остывший продукт. Рис. 6.  Процесс воспламенения СВС-шихты: 1 - верхний слой шихты; 2 – верхний слой синтезированного продукта;3 – синтезированный продукт внутри образца; 4– вольфрамовая спираль;5 – фронт горения; 6 – смесь исходных компонентов внутри образца; 7 – кальковый стакан 14. Целевой продукт представляет собой в большинстве случаев цилиндрический образец, состоящий из частиц от белого до черного цвета, в зависимости какой продукт получают и легко разрушающийся до порошкообразного состояния при механическом воздействии. Снаружи продукт частично может быть покрыт черным слоем. Этим слоем является не сгоревший до конца в процессе синтеза кальковый стакан. Этот слой механически счищается с поверхности образца. 15. Полученный продукт поместить в керамическую ступку и с помощью керамического пестика измельчить в ручную до сыпучего порошкообразного состояния (рис. 7).  Рис. 7. Измельченный в фарфоровой ступке конечный продукт 16. Далее синтезируемый продукт подвергнуть химическому обогащению, заключающемуся в водной промывке с целью удаления фторида натрия оставшегося в продукте после синтеза. Промывка заключается в разбавлении синтезируемого порошка дистиллированной водой в соотношении 1:10, взмучивании полученной суспензии и последующей фильтрации на вакуум-воронке Бюхнера (рис. 8). При промывке с помощью индикаторной бумаги произвести замер кислотно-щелочного баланса промывной воды (pH). Рис. 8. Фильтрация взмученной суспензии на вакуум-воронке Бюхнера 17. Сушка продукта после промывки и фильтрации на вакуум-воронке проводится естественным способом на открытом воздухе (рис. 9) в течение не менее двух дней [1]. 18. Высушенный продукт взвешивается. Находится практический выход продукта по формуле  где m1 – теоретическая масса продукта, рассчитанная по стехиометрическому уравнению, m2 – масса образца после зачистки, измельчения и промывки.  Рис. 9. Сушка конечного промытого продукта на воздухе</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Амосов А.П., Бичуров Г.В. Азидная технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза микро- и нанопорошков нитридов: Монография. − Москва: Машиностроение-1,2007. − 526 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Amosov A.P., Bichurov G.V. Azidnaya tehnologiya samorasprostranyayuschegosya vysokotemperaturnogo sinteza mikro- i nanoporoshkov nitridov: Monografiya. − Moskva: Mashinostroenie-1,2007. − 526 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кондратьева Л.А. Роль вольфрамовой спирали в азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Журнал технических исследований. − Т.5. − №4. − 2019. − С. 40−42.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kondrat'eva L.A. Rol' vol'framovoy spirali v azidnoy tehnologii samorasprostranyayuschegosya vysokotemperaturnogo sinteza / Zhurnal tehnicheskih issledovaniy. − T.5. − №4. − 2019. − S. 40−42.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кондратьева Л.А. Термопары ВР5/20 для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза азотсодержащих продуктов / Журнал естественнонаучных исследований. − Т.4. − №3. − 2019. − С. 2-6.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kondrat'eva L.A. Termopary VR5/20 dlya samorasprostranyayuschegosya vysokotemperaturnogo sinteza azotsoderzhaschih produktov / Zhurnal estestvennonauchnyh issledovaniy. − T.4. − №3. − 2019. − S. 2-6.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кондратьева Л.А. Процесс синтеза азотсодержащих продуктов по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Сборник научных трудов 9-й Международной научно-практической конференции «Техника и технологии: пути инновационного развития» (30 июня 2020 г.), Т.1. - Курск, 2020. -  C. 132-136.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kondrat'eva L.A. Process sinteza azotsoderzhaschih produktov po azidnoy tehnologii samorasprostranyayuschegosya vysokotemperaturnogo sinteza / Sbornik nauchnyh trudov 9-y Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii «Tehnika i tehnologii: puti innovacionnogo razvitiya» (30 iyunya 2020 g.), T.1. - Kursk, 2020. -  C. 132-136.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
