Carbothermic Synthesis of Titanium Diboride: Upgrade

Abstract

The technology of carbothermic reduction of titanium and boron oxides in the TiО2-B2О3-C reaction mixture at temperatures up to 1070 °C is presented. The temperature and atmospheric regimes of lowtemperature reduction of TiO2 are determined. In the Ti-B-O-C system, successive phase formation of TiО2→TinO2n-1→TiBО3→TiCxO1-x→TiB2 at 1030 ÷ 1050 °C was realized, which was recorded by X-ray phase analysis of the samples after synthesis. The conditions for the realization of low-temperature synthesis are established, which consist in observing the prescriptions and special regimes for preparing the reaction mixture, the conditions for heating and holding the samples in a controlled atmosphere. For discussion, the mechanism of oxycarboboride phases formation at each of the stages of reduction of activated titanium oxide is presented. The principal possibility of low-temperature synthesis of TiB2 in the composition of carbon-graphite products by free pitch technology in the conditions of existing kilns is shown

Представлена усовершенствованная технология карботермического восстановления оксидов титана и бора в составе реакционной смеси TiО2-B2О3-C при температурах до 1070 °С. Определены температурные и атмосферные режимы низкотемпературного восстановления TiО2. В системе Ti-B-О-C реализовано последовательное фазообразование TiО2→TinO2n-1→TiBО3→TiCxO1-x→TiB2 при 1030 ÷ 1050 °С, которое фиксировалось рентгенофазовым анализом (РФА) образцов после синтеза. Установлены условия реализации низкотемпературного синтеза, которые заключаются в соблюдении рецептов и специальных режимов подготовки реакционной смеси, условий разогрева и выдержки образцов в регулируемой атмосфере. Для обсуждения представлен механизм образования оксикарбоборидных фаз на каждом из этапов восстановления активированного оксида титана. Показана принципиальная возможность низкотемпературного синтеза TiB2 в составе углеграфитовых изделий по безпековой технологии в условиях существующих обжиговых печей