Кінетика взаємодії титану марки ПТ-4 з нітридом ванадію за умов механохімічного синтезу

Abstract

Методом рентгенівської дифракції досліджено тестові проби, відібрані через годину механохімічного оброблення у високоенергетичному планетарному млині еквімолярної суміші порошку титану марки ПТ-4 з порошком нітриду ванадію (VN). З’ясовано, що вихідний матеріал титану марки ПТ-4 являє собою суміш порошків гідриду титану (TiH₂; 60 мас. %) і α-Ti (40 мас. %), а вихідний порошок нітриду ванадію однофазний і містить нітрид складу VN₀,₉₃. У результаті уточнення кристалічних структур фаз встановлено, що за час експерименту (8 год механохімічного оброблення) взаємодія між компонентами шихти відбувається у два етапи. На першому етапі синтезу частина атомів ванадію залишає кристалічну структуру VN, які в подальшому занурюються в тетраедричні пори ромбоедрично деформованої структури TiH₂. На цьому ж етапі, очевидно, починається процес руйнування структури α-Ti з формуванням у зоні реакції млина кластерів титану, які на другому етапі синтезу займають утворені вакансії структури VN. Наприкінці експерименту фінальний продукт механохімічного синтезу, крім α-Ti містить сполуку ~ TiV₀,₃₃H₀,₆₆ на основі TiH₂ і твердий розчин складу ~ V₀,₇Ti₀,₃N₀,₉₃ на основі VN. Отриманий матеріал буде компактований для вивчення його властивостей і визначення подальших перспектив його використання для виготовлення медичного інструменту.X-ray analysis of samples taken one hour after mechanochemical processing in a high-energy planetary mill of an equimolar mixture of PT-4 titanium powder and vanadium nitride (VN) powder was carried out. It was found that the starting material of PT-4 titanium is a mixture of titanium hydride (TiH₂) powders (60 wt. %) and α-Ti (40 wt. %), and the starting vanadium nitride powder is single-phase and contains nitride of composition VN0.93. As a result of refining the crystal structures of the phases, it was shown that during the experiment (8 hours of mechanochemical treatment), the interaction between the charge components occurs in two stages. Namely, in the first stage of doping, some of the vanadium atoms leave the crystal structure of VN, which subsequently immerse into the tetrahedral pores of the rhombohedral deformed structure of TiH₂. At the same stage, the process of destruction of the α-Ti structure apparently begins with the formation of titanium clusters in the reaction zone of the mill, which at the second stage of alloying occupy the formed vacancies of the VN structure. At the end of the experiment, the final product of mechanochemical alloying, in addition to α-Ti, contains the compound ~TiV₀,₃₃H₀₆₆ based on the TiH₂ and a solid solution of the composition ~V₀,₇Ti₀,₃N₀,₉₃ based on the VN. The material obtained will be compacted to study its properties and determine further prospects for its use in the manufacture of medical instruments.