Порошкообразного карбида бора

БИЯТТО Е.В., ШАРМАНОВА Г.Ю., НИ ТПУ, г. Томск

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ПАК А.Я.

Современная наука на сегодняшний день движется в направлении развития нанотехнологий для создания материалов нового поколения с улучшенными свойствами для использования их в разных областях науки и промышленности.

Карбиды являются одной из групп веществ, представляющих наибольший интерес. В частности, карбид бора В₁₂С₂ является ценным материалом в электро- и атомной энергетике. Получение карбида бора возможно несколькими способами, но существенным недостатком процесса получения является высокая доля выхода углерода, в связи с чем полученное вещество не является чистым и требует дополнительной очистки.

Для анализа состава и параметров вещества существуют методы рентгеновской дифрактометрии и просвечивающей электронной микроскопии.

Целью рентгеноструктурного анализа является установление атомно-кристаллических характеристик исследуемого вещества с помощью рентгеновской дифракции.

При облучении материала монохроматическим излучением кристаллическая решетка образца действует как трехмерная дифракционная решетка, отклоняя рентгеновское излучение под разными углами в зависимости от межплоскостных расстояний.

Нами была снята рентгеновская дифрактограмма порошкового экспериментального образца карбида бора на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD 7000. Полученная картина сравнивалась с эталонами по международной базе PDF4+.

По положению максимумов относительно эталона (рис. 1) можно говорить, насколько наш материал отличается от эталонного, ввиду погрешности прибора или искажения кристаллической решетки.

Рис. 1. Рентгеновская дифрактометрия порошкового карбида бора

Соответствие дифракционных максимумов на экспериментальной картине эталону карбида бора В₁₂С₂ говорит о его присутствии в образце. В результате оценки количественного состава продукта по интегральной интенсивности дифракционных максимумов получили содержание карбида бора, равное 13,4 %.

Наличие максимумов, соответствующих графиту и оксиду бора, представляется естественным ввиду электрической эрозии электродов, происходящей в процессе получения карбида бора электродуговым способом, и наличия непрореагировавшего исходного борсодержащего компонента.

Метод просвечивающей электронной микроскопии позволяет анализировать вещество с помощью пучка электронов, проходящих сквозь вещество и взаимодействующих с ним. Электроны, прошедшие сквозь образец, фокусируются на устройстве формирования изображения: флюорисцентном экране или фотопластинке.

По данным просвечивающей электронной микроскопии карбида бора, полученной с микроскопа JEOLJEM 2100F, в продукте кристаллы карбида бора представляют собой частицы с правильной огранкой, с размерами до 100 нм. По картине электронной дифракции, снятой с этого же скопления частиц, видно, что на снимке представлен карбид бора (рис. 2).

Рис. 2. Просвечивающая электронная микроскопия карбида бора

В работе проведено исследование параметров и свойств карбида бора. По данным рентгеновской дифрактометрии и электронной микроскопии можно судить об успешном синтезе карбида бора. В дальнейшем работа будет развиваться в направлении снижения доли примесей и повышения выхода искомой фазы карбида бора.

УДК 54.053