powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2016-2-41-46powder-204Research ArticleСамораспространяющийся высокотемпературный синтезSelf-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS)Реакционный синтез МАХ-фазы Ti2AlNReaction synthesis of Ti2AlN MAX-phaseКовалевД. Ю.KovalevD. Yu.

канд. техн. наук, зав. лабораторией рентгеноструктурных исследований,

142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8

PhD, Head of X-Ray Investigation laboratory,

142432, Moscow region, Chernogolovka, Academician Osipyan str., 8

kovalev@ism.ac.ruЛугининаМ. А.LugininaM. A.

аспирант ИСМАН, сотрудник лаборатории рентгеноструктурных исследований

Postgraduate of ISMAN

luginina@ism.ac.ruСычевА. Е.SytschevA. E.

канд. техн. наук, зав. лабораторией физического материаловедения

PhD, Head of Laboratory physical materials science of ISMAN

sytschev@ism.ac.ruИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН)РоссияInstitute of Structural Macrokinetics and Materials Science RAS (ISMAN)Russian Federation201619062016024146Copyright © НИТУ "МИСИС", 20162016НИТУ "МИСИС"НИТУ "МИСИС"https://powder.misis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://powder.misis.ru/jour/article/view/204

Методом реакционного спекания порошковых смесей Ti–AlN получена MAХ-фаза Ti2AlN. Установлен оптимальный режим синтеза соединения с содержанием примесной фазы TiN менее 1 %: изотермическая выдержка при температуре 1300 °С в течение 2 ч в среде аргона при давлении 3 атм. Исследовано влияние предварительной механоактивационной обработки порошковой смеси и среды реакционного синтеза на выход фазы Ti2AlN. Показано, что активация приводит к увеличению содержания вторичной фазы TiN. Выявлено, что синтез в вакууме также не позволяет получать монофазный мате- риал Ti2AlN.

Ti2AlN MAX-phase was synthesized from the powder mixtures of Ti–AlN using the reactionary sintering method. The optimal synthesis mode for the compound containing less than 1 % of TiN impurity phase was determined: isothermal annealing at 1300 °C for 2 hours in argon at a pressure of 3 atm. The preliminary mechanical activation and the reaction synthesis environment were investigated as the factors that can influence the yield of the Ti2AlN phase. It is shown that the activation increases the level of TiN secondary phase. It was also found that the vacuum synthesis does not enable obtaining of single-phase Ti2AlN.

МАХ-фаза Ti2AlNреакционный синтезмеханическая активацияTi2AlN MAX-phasereaction synthesismechanical activationРФФИReferencesBarsoum M.W. MAX Phases: Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides: First Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., 2013.Barsoum M.W. MAX Phases: Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides: First Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., 2013.Jeitschko W., Nowotny H., Benesovsky F. Ti2AlN, Eine Stickstoffhaltige H-Phase // Monatsh. Chem. 1963. Vol. 94. P. 1198.Jeitschko W., Nowotny H., Benesovsky F. Ti2AlN, Eine Stickstoffhaltige H-Phase. Monatsh. Chem. 1963. Vol. 94. P. 1198.Barsoum M.W. The Mn+1AXn phases: A new class of solids, thermodynamically stable nanolaminates // Progr. Solid State Chem. 2000. Vol. 28. No. 1. P. 201—281.Barsoum M.W. The Mn+1AXn phases: A new class of solids, thermodynamically stable nanolaminates. Progr. Solid State Chemistry. 2000. Vol. 28. No. 1. P. 201—281.Radovic M., Barsoum M.W. MAX phases: Bridging the gap between metals and ceramics // Amer. Ceram. Soc. Bull. 2013. Vol. 92. No. 3. P. 20—27.Radovic M., Barsoum M.W. MAX phases: Bridging the gap between metals and ceramics. Amer. Ceram. Soc. Bull. 2013. Vol. 92. No. 3. P. 20—27.Scabarozi T., Ganguly A., Hettinger J.D., Lofland S.E., Amini S., Finkel P., El-Raghy T., Barsoum M.W. Electronic and thermal properties of Ti3Al(C0.5,N0.5)2, Ti2Al(C0.5N0.5) and Ti2AlN // J. Appl. Phys. 2008. Vol. 104. No. 7. P. 073713—073716.Scabarozi T., Ganguly A., Hettinger J.D., Lofland S.E., Amini S., Finkel P., El-Raghy T., Barsoum M.W. Electronic and thermal properties of Ti3Al(C0.5,N0.5)2, Ti2Al(C0.5N0.5) and Ti2AlN. J. Appl. Phys. 2008. Vol. 104. No. 7. P. 073713— 073716.Barsoum M.W., Ali M., El-Raghy T. Processing and Characterization of Ti2AlC, Ti2AlN, Ti2AlC0.5N0.5 // Metal. Mater. Trans. A. 2000. Vol. 31A. No. 7. P. 1857—1865.Barsoum M.W., Ali M., El-Raghy T. Processing and Characterization of Ti2AlC, Ti2AlN, Ti2AlC0.5N0.5. Metal. Mater. Trans. A. 2000. Vol. 31A. No. 7. P. 1857—1865.Yan M., Chen Y., Mei B., Zhu J. Synthesis of high-purity Ti2AlN ceramic by hot pressing // Trans. Nonferr. Met. Soc. Chine. 2008. Vol. 18. No. 1. P. 82—85.Yan M., Chen Y., Mei B., Zhu J. Synthesis of high-purity Ti2AlN ceramic by hot pressing. Trans. Nonferr. Met. Soc. Chine. 2008. Vol. 18. No. 1. P. 82—85.Liu Yi, Zhang L., Xiao W., Zhang L., Pu Yon., Guo Sh. Rapid synthesis of Ti2AlN ceramic via thermal explosion // Mater. Lett. 2015. Vol. 149. P. 5—7.Liu Yi, Zhang L., Xiao W., Zhang L., Pu Yon., Guo Sh. Rapid synthesis of Ti2AlN ceramic via thermal explosion. Mater. Lett. 2015. Vol. 149. P. 5—7.Колесников С.И., Кондаков А.А., Милосердов П.А., Новицкий И.М, Бардин М.А. Определение оптимальных условий синтеза в тройной системе Ti—Al—N для получения продуктов, содержащих наибольшее количество MAX-фаз // Башкирский хим. журн. 2012. Т. 19. No. 4. С. 162—165.Kolesnikov S.I., Kondakov A.A., Miloserdov P.A., Novickij I.M., Bardin M.A. Opredelenie optimal’nykh uslovii sinteza v troinoi sisteme Ti—Al—N dlya polucheniya produktov, soderzhashchikh naibol’shee kolichestvo MAX-faz [Determination of the optimum conditions of synthesis in a triple system of Ti—Al—N for products containing the highest number of MAX-phases]. Bashkirskii Khimicheskii Zhurnal. 2012. Vol. 19. No. 4. P. 162—165.Yan M., Mei B., Zhu J., Tian C., Wang P. Synthesis of highpurity bulk Ti2AlN by spark plasma sintering (SPS) // Ceram. Int. 2008. Vol. 34. No. 6. P. 1439—1442.Yan M., Mei B., Zhu J., Tian C., Wang P. Synthesis of high-purity bulk Ti2AlN by spark plasma sintering (SPS). Ceram. Int. 2008. Vol. 34. No. 6. P. 1439—1442.Yi Liu, Shi Zh., Wang J., Qiao G., Jin Zh., Shen Zh. Reactive consolidation of layered-ternary Ti2AlN ceramics by spark plasma sintering of a Ti/AlN powder mixture // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. Vol. 31. No. 5. P. 863—868.Yi Liu, Shi Zh., Wang J., Qiao G., Jin Zh., Shen Zh. Reactive consolidation of layered-ternary Ti2AlN ceramics by spark plasma sintering of a Ti/AlN powder mixture. J. Europ. Ceram. Soc. 2011. Vol. 31. No. 5. P. 863—868.Schuster J., Bauer J. The ternary system titanium—aluminum—nitrogen // J. Solid State Chem. 1984. Vol. 53. No. 2. P. 260—265.Schuster J., Bauer J. The ternary system titanium—aluminum—nitrogen. J. Solid State Chem. 1984. Vol. 53. No. 2. P. 260—265.Fan Z., Newman N. Experimental determination of the rates of decomposition and cation desorbtion from AlN surface // Mater. Sci. Eng. B. 2001. Vol. 87. No. 3. P. 244—248.Fan Z., Newman N. Experimental determination of the rates of decomposition and cation desorbtion from AlN surface. Mater. Sci. Eng. B. 2001. Vol. 87. No. 3. P. 244— 248.Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. М.: Наука, 1981.Gurvich L.V., Veits I.V., Medvedev V.F. et al. Termodinamicheskie svoistva individualnykh veshchestv [Thermodynamic properties of individual substances]. Мoscow: Nauka, 1981.Vadchenko S.G., Sytschev A.E., Kovalev D.Yu., Shchukin A.S., Belikova A.F. SHS of MAX Compounds in the Ti—Si—C System: Influence of Mechanical Activation // Int. J. Self-Prop. High-Temp. Synth. 2014. Vol. 23. No. 3. P. 141—144.Vadchenko S.G., Sytschev A.E., Kovalev D.Yu., Shchukin A.S., Belikova A.F. SHS of MAX Compounds in the Ti—Si—C System: Influence of Mechanical Activation. Int. J. Self-Prop. High-Temp. Synth. 2014. Vol. 23. No. 3. P. 141—144.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.