RU2277031C2 - Method for producing non-organic materials at burning mode - Google Patents

Abstract

FIELD: powder metallurgy, namely production of non-organic materials in burning mode, possibly production of refractory and gradient materials, high-strength coatings, filters, composition ceramic materials, catalyst carriers and so on.

SUBSTANCE: method comprises steps of molding powder at least of one reagent by rolling for producing at least single-layer belt at speed of rolls no more than 200 mm/min; placing prepared belt in reactor for initiating burning process and obtaining target product.

EFFECT: single-stage production of non-organic materials in the form of powders, articles or high quality coatings.

17 cl, 1 dwg, 12 ex

Description

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способам получения неорганических материалов в режиме горения, которые могут быть использованы в порошковой металлургии для изготовления жаростойких и градиентных материалов, высокопрочных покрытий, фильтров, композиционных керамических материалов, носителей катализаторов и т.д.The invention relates to the field of inorganic chemistry, and in particular to methods for producing inorganic materials in the combustion mode, which can be used in powder metallurgy for the manufacture of heat-resistant and gradient materials, high-strength coatings, filters, composite ceramic materials, catalyst supports, etc.

Известен способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения, например порошков боридов, карбидов, силицидов, нитридов металлов IV и V групп, включающий приготовление экзотермической смеси порошков исходных компонентов дисперсностью 50-300 мкм, которые прессуют до относительной плотности 0,25-0,7 и воспламеняют поджигающим составом в замкнутом объеме реагирующего или инертного газа при давлении 0,5-1000 атм (SU 255221, 11.03.1971).A known method of producing refractory inorganic compounds in the combustion mode, for example, powders of borides, carbides, silicides, nitrides of metals of groups IV and V, comprising preparing an exothermic mixture of powders of the starting components with a dispersion of 50-300 microns, which are pressed to a relative density of 0.25-0.7 and ignite with an igniting composition in a closed volume of a reacting or inert gas at a pressure of 0.5-1000 atm (SU 255221, 03/11/1971).

Известный способ позволяет получать целевой продукт в виде легко разрушающихся при размоле в порошок конгломератов, который может использоваться в порошковой металлургии для изготовления изделий и покрытий.The known method allows to obtain the target product in the form of conglomerates that are easily destroyed when milled into powder, which can be used in powder metallurgy for the manufacture of articles and coatings.

Известен способ получения тугоплавких неорганических материалов в режиме горения, который включает приготовление экзотермической смеси (шихты) порошков исходных реагентов, содержащих неметалл из группы N, С, В, Si, оксид бора или кремния, металлсодержащий компонент в количестве 10,48-70,64 мас.%, в качестве которого используют оксид и/или галогенид одного из элементов I-VIII группы, восстановитель, в качестве которого используют магний, и/или кальций, и/или цинк, и/или гидрид магния или кальция в количестве 10,25-49,34 мас.%, оксид магния и/или кальция в количестве 4,28-22,72 мас.%, разрыхляющую добавку - мочевину, полистирол, полиэтилен, галогенид или нитрат щелочного металла в количестве 0,79-4,34 мас.%, размещение приготовленной смеси в реакторе, инициирование процесса горения под давлением 0,5-1000 атм аргона, азота, аммиака или гидразина (RU 1822108, 27.08.2002).A known method of producing refractory inorganic materials in the combustion mode, which includes the preparation of an exothermic mixture (mixture) of powders of the starting reagents containing non-metal from the group N, C, B, Si, boron or silicon oxide, metal-containing component in the amount of 10.48-70.64 wt.%, which is used as the oxide and / or halide of one of the elements of group I-VIII, a reducing agent, which is used as magnesium, and / or calcium, and / or zinc, and / or hydride of magnesium or calcium in an amount of 10, 25-49.34 wt.%, Magnesium oxide and / or calcium per count In the amount of 4.28-22.72 wt.%, the loosening additive is urea, polystyrene, polyethylene, halide or alkali metal nitrate in an amount of 0.79-4.34 wt.%, placing the prepared mixture in the reactor, initiating the combustion process under pressure 0.5-1000 atm argon, nitrogen, ammonia or hydrazine (RU 1822108, 08.27.2002).

Изобретение позволяет повысить дисперсность и однородность фракционного состава целевого продукта, который может быть использован в дальнейшем для получения изделий и покрытий.The invention improves the dispersion and uniformity of the fractional composition of the target product, which can be used in the future to obtain products and coatings.

Известен способ получения композиционного материала на основе карбида титана, который включает приготовление смеси порошков исходных компонентов, содержащих титан, хром, углерод, взятых в количестве, необходимом для получения целевого материала, содержащего карбид хрома и карбид титана при их молярном соотношении 1:1-10, размещение смеси в реактор, ее локальное воспламенение под давлением 0,005-0,05 МПа с последующим высокотемпературным реагированием компонентов в режиме горения, извлечение целевого материала, его измельчение и фракционирование, при этом в смесь может быть введено дополнительно 15-35 мас.% порошка никеля, а после перемешивания смесь может быть брикетирована в виде гранул или таблеток (RU 2095193 С1, 10.11.1997).A known method of producing a composite material based on titanium carbide, which includes preparing a mixture of powders of the starting components containing titanium, chromium, carbon, taken in the amount necessary to obtain the target material containing chromium carbide and titanium carbide in their molar ratio of 1: 1-10 , placing the mixture in the reactor, its local ignition under pressure of 0.005-0.05 MPa, followed by high-temperature reaction of the components in the combustion mode, extraction of the target material, its grinding and fractionation Contents, wherein in the mixture may be further introduced 15-35 wt.% nickel powder, and after stirring, the mixture may be briquetted in the form of granules or tablets (RU 2095193 C1, 10.11.1997).

Изобретение позволяет получать композиционный материал на основе карбида титана, обладающего высокими абразивными характеристиками, и после фракционирования, может быть использован для нанесения защитного покрытия на металлические поверхности методом плазменного напыления.The invention allows to obtain a composite material based on titanium carbide having high abrasive characteristics, and after fractionation, it can be used for applying a protective coating to metal surfaces by plasma spraying.

Известен способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения, который включает приготовление экзотермической смеси исходных реагентов, включающий по меньшей мере один из металлов, выбранный из IV, V и VI групп периодической системы, который смешивают с одним из неметаллов, выбранным из группы, содержащей углерод, бор, кремний, серу, инициирование процесса горения путем подачи электрического импульса тока на нихромовую или вольфрамовую спираль через поджигающий состав, что создает температуру, достаточную для начала процесса горения исходных реагентов, последующее взаимодействие реагентов за счет тепла, выделяющегося в процессе реакции, при этом взаимодействие реагентов проводят в среде инертного газа, исходные реагенты используют с размерами частиц 0,1-100 мкм, которые предварительно прессуют до абсолютной плотности от 2 до 4 г/см³, а воспламенение смеси проводят электрической спиралью из нихрома или вольфрама через поджигающий состав (US 3 726 643, 10.04.1973). Указанный патент выбран в качестве наиболее близкого аналога.A known method of producing refractory inorganic compounds in the combustion mode, which includes preparing an exothermic mixture of the starting reagents, comprising at least one of the metals selected from groups IV, V and VI of the periodic system, which is mixed with one of the non-metals selected from the group containing carbon , boron, silicon, sulfur, the initiation of the combustion process by applying an electric current pulse to a nichrome or tungsten spiral through an igniting composition, which creates a temperature sufficient to start The combustion process of the initial reagents, the subsequent interaction of the reagents due to the heat released during the reaction, while the interaction of the reagents is carried out in an inert gas medium, the initial reagents are used with particle sizes of 0.1-100 μm, which are pre-pressed to an absolute density of 2 to 4 g / cm ³ and ignition of the mixture is carried out by an electric spiral of nichrome or tungsten through the ignition composition (US 3 726 643, 04/10/1973). The specified patent is selected as the closest analogue.

Все описанные известные изобретения позволяют получать целевые материалы только в виде порошков. Для получения изделий из них требуется дополнительная стадия, в частности прессование порошков или нанесение покрытия одним из известных методов, например плазменным напылением. Это требует дополнительного времени и использования соответствующего оборудования, что усложняет процесс.All the known inventions described make it possible to obtain target materials only in the form of powders. To obtain products from them, an additional step is required, in particular, pressing powders or coating using one of the known methods, for example, plasma spraying. This requires additional time and the use of appropriate equipment, which complicates the process.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение возможностей способа получения неорганических материалов в режиме горения, позволяющего получать в одну стадию неорганические материалы в виде порошков, либо заданных изделий, либо покрытий.The technical result of the claimed invention is to expand the capabilities of the method of producing inorganic materials in the combustion mode, which allows to obtain in one stage inorganic materials in the form of powders, or given products, or coatings.

Технический результат достигается тем, что в способе получения неорганических материалов в режиме горения, включающем формование порошка по крайней мере одного реагента прокаткой с получением по крайней мере однослойной ленты при скорости валков не более 200 мм/мин, размещение в реакторе, инициирование процесса горения с последующим выделением целевого продукта.The technical result is achieved by the fact that in the method of producing inorganic materials in the combustion mode, comprising molding the powder of at least one reagent by rolling to produce at least a single layer tape at a roll speed of not more than 200 mm / min, placing it in the reactor, initiating the combustion process, followed by the selection of the target product.

Ленту формуют по крайней мере из одного металла, выбранного из группы I, II, III, IV, V, VI или VIII периодической системы или из смеси по крайней мере одного металла, выбранного из группы I, II, III, IV, V, VI или VIII периодической системы с по крайней мере одним неметаллом, выбранным из группы бор, углерод, кремний, фосфор, сера, а перед размещением в реактор по крайней мере однослойной ленте придают форму заданного изделия.The tape is formed from at least one metal selected from group I, II, III, IV, V, VI or VIII of the periodic system or from a mixture of at least one metal selected from group I, II, III, IV, V, VI or VIII of the periodic system with at least one non-metal selected from the group of boron, carbon, silicon, phosphorus, sulfur, and before placing at least a single-layer ribbon in the reactor, they shape the desired product.

Многослойную ленту перед размещением в реактор наносят на инертную, преимущественно на графитовую подложку. Инициирование процесса горения проводят в атмосфере инертного газа, либо в атмосфере реакционного газа, выбранного из ряда азот, кислород, водород, монооксид углерода, диоксид углерода, пары воды, либо в вакууме. В экзотермическую смесь реагентов дополнительно может быть введен по крайней мере один компонент, выбранный из ряда оксид, нитрид, борид металла из группы I, II, III, IV, V, VI или VIII периодической системы, или минерал природного происхождения, преимущественно баддалеит.A multilayer tape is placed on an inert, mainly on a graphite substrate before being placed in the reactor. The initiation of the combustion process is carried out in an inert gas atmosphere, or in the atmosphere of a reaction gas selected from the series nitrogen, oxygen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, or in vacuum. At least one component selected from a series of oxide, nitride, metal boride from group I, II, III, IV, V, VI or VIII of the periodic system, or a mineral of natural origin, mainly baddaleite, can be added to the exothermic mixture of reagents.

Плоские или гофрированные ленты, однослойные или многослойные из экзотермической смеси исходных компонентов получают методом прокатки (Г.А.Виноградов, Ю.Н.Семенов, О.А.Катрус, В.П.Каташинский. "Прокатка металлических порошков". М.: Металлургия, 1969, с.382).Flat or corrugated tapes, single-layer or multi-layer from an exothermic mixture of the starting components are obtained by rolling (G.A. Vinogradov, Yu.N. Semenov, O.A. Katrus, V.P. Katashinsky. "Rolling of metal powders." M: Metallurgy, 1969, p. 382).

На чертеже для большего понимания способа представлена схема получения лент из исходных реагентов. С этой целью исходные порошки подают через бункер (не показан) в секции 1-3 на валки 4, которые вращают со скоростью не более 200 мм/мин.In the drawing, for a better understanding of the method, a scheme for producing ribbons from the starting reagents is presented. To this end, the starting powders are fed through a hopper (not shown) in sections 1-3 to rolls 4, which are rotated at a speed of not more than 200 mm / min.

В результате прокатки получается непрерывная лента 5 шириной, равной ширине зазора между валками. Толщина и плотность лент зависят от зазора между валками, скорости прокатки и числа повторных прокаток, которые определяются качественным и количественным составом исходных компонентов.As a result of rolling, a continuous tape 5 is obtained with a width equal to the width of the gap between the rolls. The thickness and density of the tapes depend on the gap between the rolls, the rolling speed and the number of repeated rolling, which are determined by the qualitative and quantitative composition of the starting components.

При использовании бункера, разделенного на секции параллельные осям валков, в которые загружаются смеси разных составов, получают многослойные композиционные ленты. В качестве промежуточных слоев могут использоваться инертные наполнители. Толщина слоев регулируется зазором между секциями и размером частиц, из которых состоит реакционная смесь исходных компонентов.When using a hopper, divided into sections parallel to the axes of the rolls, into which mixtures of different compositions are loaded, multilayer composite tapes are obtained. Inert layers may be used as intermediate layers. The thickness of the layers is controlled by the gap between the sections and the particle size of which the reaction mixture of the starting components consists.

Ленты как из одной смеси, так и композиционные обладают достаточной прочностью и гибкостью для дальнейшего их использования.Tapes from both a single mixture and composite have sufficient strength and flexibility for their further use.

В ходе прокатки происходит активация порошков исходных реагентов, в результате которой увеличивается скорость горения и полнота превращения в конечный продукт, уменьшается критическая толщина ленты, при которой еще возможно горение.During the rolling process, the powders of the starting reagents are activated, as a result of which the burning rate and the completeness of conversion to the final product increase, the critical thickness of the tape decreases, at which combustion is still possible.

Процесс горения однослойных плоских лент, или многослойных, сложенных из однослойных в "сэндвич", или лент с формой заданных изделий, либо гофрированных, либо покрытий из лент инициируют кратковременным нагревом торца ленты или "сэндвича" до температуры воспламенения, после чего в ленте происходит самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС).The burning process of single-layer flat tapes, or multilayer, folded from a single layer into a “sandwich”, or tapes with the shape of a given product, or corrugated, or coatings from tapes, is initiated by short-term heating of the end of the tape or “sandwich” to the ignition temperature, after which self-propagating in the tape high temperature synthesis (SHS).

Получение неорганических материалов с использованием заявленных в формуле признаков позволяет получать покрытия, градиентные материалы, мишени для магнетронного распыления, фильтроэлементы, порошки и изделия заданных форм в одну стадию, при высоком качестве целевых продуктов.The production of inorganic materials using the characteristics stated in the formula allows obtaining coatings, gradient materials, targets for magnetron sputtering, filter elements, powders and products of specified shapes in one stage, with high quality of the target products.

Сущность способа подтверждена примерами.The essence of the method is confirmed by examples.

Пример 1.Example 1

Устанавливают заданный зазор между валками 5 (см. чертеж), затем в него через бункер засыпают порошок титана, включают вращение валков со скоростью 200 мм/мин. При прокатке получается однослойная титановая лента толщиной 50 мкм. Ленту размещают в реактор, заполненный азотом, и инициируют процесс горения. В результате СВС получается лента из нитрида титана, которую измельчают и получают тонкодисперсный порошок нитрида титана. При необходимости ленту можно использовать, не измельчая ее, например, в качестве геттера.A predetermined gap between the rolls 5 is set (see the drawing), then titanium powder is poured into it through the hopper, the rolls are turned on at a speed of 200 mm / min. During rolling, a single-layer titanium tape 50 microns thick is obtained. The tape is placed in a reactor filled with nitrogen, and the combustion process is initiated. As a result of SHS, a titanium nitride tape is obtained, which is ground and a finely dispersed titanium nitride powder is obtained. If necessary, the tape can be used without grinding it, for example, as a getter.

Пример 2.Example 2

Устанавливают заданный зазор между валками 5 (см. чертеж), затем в него через бункер засыпают смесь порошков титана и никеля в соотношении 1:3, включают вращение валков со скоростью 50 мм/мин. При прокатке получается однослойная лента толщиной 500 мкм из смеси титана и никеля. Ленту укладывают слоями в форме "сэндвича", размещают в реактор, заполненный аргоном, и инициируют процесс горения. В результате СВС получается "сэндвич" толщиной 2 см из никелида титана (TiNi₃), который может быть использован в медицине, например в зубопротезной технике.Set the specified gap between the rollers 5 (see drawing), then a mixture of titanium and nickel powders in a ratio of 1: 3 is poured into it through the hopper, the rolls are turned at a speed of 50 mm / min. During rolling, a single-layer tape with a thickness of 500 μm is obtained from a mixture of titanium and nickel. The tape is layered in the form of a “sandwich”, placed in a reactor filled with argon, and the combustion process is initiated. As a result of SHS, a 2 cm thick “sandwich” is made of titanium nickelide (TiNi ₃ ), which can be used in medicine, for example, in denture technology.

Пример 3.Example 3

Все как в примере 1, но однослойную ленту из титана скручивают в виде спирали с заданным шагом, для чего используются графитовые направляющие, размещают изделие в реактор и инициируют процесс горения в атмосфере азота. В результате горения получается спиральная пружина из нитрида титана.Everything is as in example 1, but a single layer of titanium tape is twisted in the form of a spiral with a given step, for which graphite guides are used, the product is placed in the reactor and the combustion process is initiated in a nitrogen atmosphere. As a result of combustion, a spiral spring of titanium nitride is obtained.

Пример 4.Example 4

В заданный зазор между валками из бункера засыпают смесь порошков титана и бора, включают вращение валков со скоростью 60 мм/мин. При прокатке получают однослойную ленту толщиной 200 мкм из смеси титана с бором. Ленту размещают в реактор, заполненный аргоном, и инициируется процесс горения. В результате СВС получается однослойная лента из борида титана, которую измельчают и получают тонкодисперсный порошок для изготовления высокотемпературной керамики.A mixture of titanium and boron powders is poured into the specified gap between the rolls from the hopper, and the rolls are turned at a speed of 60 mm / min. During rolling, a single-layer tape with a thickness of 200 μm is obtained from a mixture of titanium with boron. The tape is placed in a reactor filled with argon, and the combustion process is initiated. As a result of SHS, a single-layer tape of titanium boride is obtained, which is crushed to obtain a fine powder for the manufacture of high-temperature ceramics.

Пример 5.Example 5

Устанавливают заданный зазор между валками 5, затем в него через бункер, разделенный на две секции, подают в первую секцию смесь порошков титана с бором в соотношении Ti+2В, во вторую - смесь титана с алюминием в соотношении Ti+Al. После прокатки со скоростью валков 50 мм/мин получают двухслойную композиционную ленту толщиной 300 мкм, состоящую из слоя смеси титана с бором толщиной 100 мкм, и слоя из смеси титана с алюминием толщиной 200 мкм.A predetermined gap between the rolls 5 is set, then through a hopper divided into two sections, a mixture of titanium powders with boron in a ratio of Ti + 2B is fed into the first section, a mixture of titanium with aluminum in a ratio of Ti + Al is fed into the second section. After rolling at a roll speed of 50 mm / min, a two-layer composite tape 300 microns thick is obtained, consisting of a layer of a mixture of titanium with boron 100 microns thick and a layer of a mixture of titanium with aluminum 200 microns thick.

Ленте придают форму цилиндра, размещают в реактор, заполненный аргоном, и инициируют процесс горения. В результате СВС получается цилиндр, внутренняя сторона которого состоит из борида титана, внешняя - из алюминида титана, а между ними за счет процессов диффузии образуется промежуточный слой, состоящий из композиционного материала Ti_xB_yAl_z.The tape is shaped like a cylinder, placed in a reactor filled with argon, and the combustion process is initiated. As a result of SHS, a cylinder is obtained, the inner side of which consists of titanium boride, the outer side is of titanium aluminide, and between them due to diffusion processes an intermediate layer is formed consisting of a composite material Ti _x B _y Al _z .

Пример 6.Example 6

Из бункера, разделенного на три секции с заданными зазорами между секциями, подают в зазор между валками 5 из секции 1 смесь титана с бором в соотношении Ti+2В, из секции 2 - смесь титана с сажей в соотношении Ti+C, из секции 3 - порошок никеля, включают вращение валков со скоростью 50 мм/мин. После прокатки получается композиционная трехслойная лента толщиной 300 мкм, состоящая из слоя смеси титана с бором толщиной 100 мкм, промежуточного слоя из смеси титана с сажей толщиной 80 мкм и слоя никеля. Ленте придают форму спирали, размещают в реактор, заполненный аргоном, и инициируют процесс горения. В результате СВС получается трехслойная спираль, одна сторона которой состоит из борида титана, промежуточный слой состоит из композиционного материала Ti_xB_yC_z, внешняя сторона - из композиционного материала Ti_xC_zNi_z.From the hopper, divided into three sections with predetermined gaps between the sections, a mixture of titanium with boron in a ratio of Ti + 2B is fed into the gap between the rollers 5 from section 1, from a section 2 - a mixture of titanium with soot in a ratio of Ti + C, from section 3 - nickel powder, include rotation of the rolls at a speed of 50 mm / min. After rolling, a composite three-layer tape 300 microns thick is obtained, consisting of a layer of a mixture of titanium with boron 100 microns thick, an intermediate layer of a mixture of titanium with carbon black 80 microns thick and a nickel layer. The tape is shaped into a spiral, placed in a reactor filled with argon, and the combustion process is initiated. As a result of SHS, a three-layer spiral is obtained, one side of which consists of titanium boride, the intermediate layer consists of a composite material Ti _x B _y C _z , and the outer side consists of a composite material Ti _x C _z Ni _z .

Пример 7.Example 7

Устанавливают между валками 5 (см. чертеж) заданный зазор, затем в него через бункер, разделенный на четыре секции 1-4, засыпают соответственно смесь титана с бором в соотношении 1:2; 1:1,5; 1:1; 1:0,5, включают вращение валков со скоростью 50 мм/мин. В результате получают плоскую четырехслойную ленту толщиной 100 мкм, которую складывают слоями в виде "сэндвича", сжимают между пластинами из нитрида бора и размещают в реактор. Инициирование процесса горения проводят в атмосфере аргона, в результате которого получают конечный продукт в виде градиентного материала с изменением состава от TiB₂, с одной стороны, до титана, с другой.Set the specified clearance between the rollers 5 (see drawing), then a mixture of titanium with boron in a ratio of 1: 2 is poured into it through a hopper, divided into four sections 1-4; 1: 1.5; 1: 1; 1: 0.5, include the rotation of the rolls at a speed of 50 mm / min. The result is a flat four-layer tape with a thickness of 100 μm, which is folded in layers in the form of a "sandwich", squeezed between the plates of boron nitride and placed in the reactor. The initiation of the combustion process is carried out in an argon atmosphere, as a result of which the final product is obtained in the form of a gradient material with a change in composition from TiB ₂ , on the one hand, to titanium, on the other.

Полученный градиентный материал может быть использован для изготовления брони, конструкций и изделий для функционального направления, например штампов, пресс-форм.The resulting gradient material can be used for the manufacture of armor, structures and products for the functional direction, such as dies, molds.

Пример 8.Example 8

Устанавливают заданный зазор между валками, затем в него через бункер, разделенный на три секции, засыпают соответственно в каждый, смесь из титана - бора - никеля в массовом соотношении 1:0,45:0,2, титана - бора - сажи в соотношении 1:0,22:0,25, титана - бора в соотношении 1:0,45, включают вращение валков со скоростью 50 мм/мин. В результате получают плоскую трехслойную ленту толщиной 500 мкм, укладывают ее на подготовленную специальным образом графитовую подложку в виде пластины, поджимают сверху другой пластиной, подогревают до температуры 150°С, затем инициируют процесс горения. В результате процесса получают покрытие на графитовой пластине, внешний слой которой состоит из диборида титана. Полученный материал может быть использован в качестве электрода при получении алюминия в электрохимической промышленности.Set a predetermined gap between the rolls, then pour it into each through a hopper divided into three sections, respectively, a mixture of titanium - boron - nickel in a mass ratio of 1: 0.45: 0.2, titanium - boron - carbon black in a ratio of 1 : 0.22: 0.25, titanium - boron in a ratio of 1: 0.45, include rotation of the rolls at a speed of 50 mm / min. The result is a flat three-layer tape with a thickness of 500 μm, laid on a specially prepared graphite substrate in the form of a plate, squeezed on top of another plate, heated to a temperature of 150 ° C, then the combustion process is initiated. As a result of the process, a coating is obtained on a graphite plate, the outer layer of which consists of titanium diboride. The resulting material can be used as an electrode in the production of aluminum in the electrochemical industry.

Пример 9.Example 9

Получают гофрированные ленты из смеси Ti+xC, которые гофрируют в шестеренчатых валках методом прокатки из предварительно полученных по примеру 2 плоских лент. Из гофрированных лент изготавливается слоевая система, для чего ленты укладываются слоями по следующим вариантам:Corrugated ribbons are obtained from a mixture of Ti + xC, which are corrugated in gear rolls by rolling from flat ribbons previously obtained in Example 2. A layered system is made of corrugated tapes, for which the tapes are laid in layers according to the following options:

а) укладка лент с параллельным направлением линий изгиба,a) laying tapes with a parallel direction of the bending lines,

б) укладка лент с перпендикулярным или произвольным направлением линий изгиба,b) laying of tapes with perpendicular or arbitrary direction of the bending lines,

в) укладка с чередованием плоских и гофрированных лент по вариантам а) и б).c) laying with alternating flat and corrugated tapes according to options a) and b).

Процесс горения слоевой системы инициируют в параллельном или перпендикулярном направлении в вакууме или инертной среде. При горении под воздействием высокой температуры происходит спекание лент в местах контакта гребешков лент. В результате образуется изделие с направленной сквозной пористостью, которое может быть использовано для изготовления фильтров для очистки воды, масел.The combustion process of the layer system is initiated in a parallel or perpendicular direction in a vacuum or inert medium. When burning under the influence of high temperature, sintering of the tapes occurs at the contact points of the scallops of the tapes. As a result, an article with directed through porosity is formed, which can be used for the manufacture of filters for treating water and oils.

Пример 10.Example 10

Устанавливают заданный зазор между валками 5 (см. чертеж), затем в него через бункер засыпают смесь порошков титана и сажи в соотношении 1:0,1, включают вращение валков со скоростью 50 мм/мин. При прокатке получается однослойная лента толщиной 500 мкм из смеси титана и сажи. Инициирование процесса горения осуществляют в атмосфере азота. В результате процесса горения получается однослойная лента из карбонитрида титана, которую измельчают и получают тонкодисперсный порошок для изготовления высокотемпературной керамики.A predetermined gap between the rolls 5 is set (see the drawing), then a mixture of titanium and carbon black powders is poured into it through the hopper in a ratio of 1: 0.1, the rolls are turned on at a speed of 50 mm / min. During rolling, a single-layer tape with a thickness of 500 μm is obtained from a mixture of titanium and soot. The initiation of the combustion process is carried out in a nitrogen atmosphere. As a result of the combustion process, a single-layer tape of titanium carbonitride is obtained, which is crushed to obtain a fine powder for the manufacture of high-temperature ceramics.

Пример 11.Example 11

Устанавливают заданный зазор между валками, затем через бункер в него засыпают смесь из баддалеита - оксида бора - алюминия в массовом соотношении 1:0,56:0,73, включают вращение валков со скоростью 60 мм/мин. В результате получают плоскую однослойную ленту толщиной 300 мкм, укладывают ее на подготовленную специальным образом инертную графитовую подложку в виде пластины, поджимают сверху другой пластиной, подогревают до температуры 650°С, затем инициируют процесс горения. В результате процесса получают покрытие на графитовой пластине из композиционной керамики диборид циркония - оксид алюминия. Полученный материал может быть использован в качестве электрода при получении алюминия в электрохимической промышленности.A predetermined gap between the rolls is set, then a mixture of baddaleite - boron oxide - aluminum is poured into it through a hopper in a mass ratio of 1: 0.56: 0.73, and the rolls are turned at a speed of 60 mm / min. As a result, a flat single-layer tape with a thickness of 300 μm is obtained, it is laid on a specially prepared inert graphite substrate in the form of a plate, pressed on top with another plate, heated to a temperature of 650 ° C, then the combustion process is initiated. As a result of the process, a coating on a graphite plate made of composite ceramic zirconium diboride - alumina is obtained. The resulting material can be used as an electrode in the production of aluminum in the electrochemical industry.

Пример 12.Example 12

Получают плоскую двухслойную ленту по примеру 5 из смеси металла, выбранного из ряда IV, V группы периодической системы и неметалла (С, В), формуют ее в виде спирали, размещают в реактор и инициируют процесс горения в вакууме, атмосфере инертного или реакционного газа. В результате горения получают спиральную двухслойную пружину из тугоплавкого соединения.Get a flat two-layer tape according to example 5 from a mixture of a metal selected from series IV, V of the group of the periodic system and non-metal (C, B), form it in the form of a spiral, place it in the reactor and initiate the combustion process in a vacuum, inert or reaction gas atmosphere. As a result of combustion, a spiral double-layer spring is obtained from a refractory compound.

В указанном примере получают ленты из борида титана, карбида циркония.In this example, get a tape of titanium boride, zirconium carbide.

Приведенные примеры не ограничивают возможности предлагаемого способа. Другие примеры могут быть осуществлены специалистами в области СВС.The above examples do not limit the possibilities of the proposed method. Other examples can be carried out by specialists in the field of SHS.

Таким образом, использование экзотермической смеси исходных реагентов в виде однослойной или многослойных лент позволяет получать в одну стадию порошки неорганических материалов, либо изделия, либо покрытия.Thus, the use of an exothermic mixture of the starting reagents in the form of a single-layer or multilayer ribbons makes it possible to obtain inorganic materials or product or coating powders in one step.

При этом полученные изделия (градиентные сплавы, спирали, катализаторы, фильтроэлементы) имеют высокие технические и эксплуатационные характеристики и могут найти широкое использование в соответствующих отраслях промышленности.Moreover, the products obtained (gradient alloys, spirals, catalysts, filter elements) have high technical and operational characteristics and can be widely used in the relevant industries.

Claims (16)

1. Способ получения неорганических материалов в режиме горения, включающий формование порошка по крайней мере одного реагента, размещение в реакторе, инициирование процесса горения с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что формование осуществляют прокаткой с получением по крайней мере однослойной ленты при скорости валков не более 200 мм/мин.1. A method of producing inorganic materials in a combustion mode, comprising molding a powder of at least one reagent, placing it in a reactor, initiating a combustion process with subsequent isolation of the target product, characterized in that the molding is carried out by rolling to obtain at least a single layer of tape at a roll speed not more than 200 mm / min. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ленту формуют по крайней мере из одного металла, выбранного из I-VI или VIII группы Периодической системы,2. The method according to claim 1, characterized in that the tape is formed of at least one metal selected from I-VI or VIII group of the Periodic system, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ленту формуют из смеси по крайней мере одного металла, выбранного из I-VI или VIII группы Периодической системы с по крайней мере одним неметаллом, выбранным из группы бор, углерод, кремний, фосфор и сера.3. The method according to claim 1, characterized in that the tape is formed from a mixture of at least one metal selected from I-VI or VIII group of the Periodic system with at least one non-metal selected from the group of boron, carbon, silicon, phosphorus and sulfur. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в смесь исходных реагентов дополнительно вводят по крайней мере один компонент, выбранный из ряда оксид, нитрид и борид металла I-VI или VIII группы Периодической системы или баддалеит.4. The method according to claim 1, characterized in that at least one component selected from a series of metal oxide, nitride and boride of Group I-VI or VIII of the Periodic System or baddaleite is additionally added to the mixture of starting reagents. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициирование процесса горения проводят в атмосфере инертного газа.5. The method according to claim 1, characterized in that the initiation of the combustion process is carried out in an inert gas atmosphere. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициирование процесса горения проводят в атмосфере реакционного газа, выбранного из ряда азот, кислород, водород, монооксид углерода, диоксид углерода, пары воды.6. The method according to claim 1, characterized in that the initiation of the combustion process is carried out in an atmosphere of a reaction gas selected from the series nitrogen, oxygen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициирование процесса горения проводят в вакууме.7. The method according to claim 1, characterized in that the initiation of the combustion process is carried out in vacuum. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что формуют однослойную ленту, а перед размещением в реакторе ей придают заданную форму.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that they form a single-layer tape, and before placing it in the reactor give it the desired shape. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что ленту перед размещением в реакторе укладывают на поверхность инертной преимущественно графитовой, подложки.9. The method according to claim 8, characterized in that the tape is placed on the surface of an inert mainly graphite substrate before being placed in the reactor. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед размещением в реакторе ленту предварительно гофрируют.10. The method according to claim 8, characterized in that before placing in the reactor, the tape is pre-corrugated. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что для образования изделия с направленной сквозной пористостью перед размещением в реакторе изготавливают слоевую систему из гофрированных лент или с чередованием плоских и гофрированных лент.11. The method according to claim 8, characterized in that for the formation of products with directional through porosity before placing in the reactor, a layered system is made of corrugated tapes or alternating flat and corrugated tapes. 12. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед размещением в реакторе ленте придают форму спирали или цилиндра.12. The method according to claim 8, characterized in that before placing in the reactor, the tape is shaped like a spiral or cylinder. 13. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что формуют многослойную ленту, а перед размещением в реакторе ей придают заданную форму.13. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that they form a multilayer tape, and before placing it in the reactor give it the desired shape. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что ленту перед размещением в реакторе укладывают на поверхность инертной, преимущественно графитовой, подложки.14. The method according to item 13, wherein the tape is placed on the surface of an inert, mainly graphite, substrate before being placed in the reactor. 15. Способ по п.13, отличающийся тем, что перед размещением в реакторе ленту предварительно гофрируют.15. The method according to item 13, wherein the tape is pre-corrugated before being placed in the reactor. 16. Способ по п.13, отличающийся тем, что перед размещением в реакторе ленте придают форму спирали или цилиндра.16. The method according to item 13, characterized in that before placing in the reactor the tape is shaped like a spiral or cylinder.