Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия:

И. В. Амеличкин, младший научный сотрудник
О. В. Нефедова, аспирант
П. С. Щербаков, младший научный сотрудник, эл. почта: xcrbgc@gmail.com
В. С. Соловьев, инженер

Выполнен синтез диборидов циркония и гафния. Дибориды циркония и гафния получали восстановлением диоксидов циркония и гафния аморфным бором при высокой температуре в вакуумной печи с остаточным давлением 10 Па. Синтез диборидов металлов включал в себя следующие этапы: подготовка шихты, прессование, отжиг таблеток, измельчение, классификация. Исходные компоненты смешивали в аппарате барабанного типа, в качестве пластификатора использовали водный раствор поливинилового спирта. Таблетирование производили на таблет-прессе OYSTAR Manesty FlexiTab, диаметр пуансона 13 мм, давление 218,7 МПа. Толщина получаемых таблеток составляла 3 мм. Таблетки отжигали в вакуумной печи Nabertherm VHT/GR. Для отжига использовали графитовый тигель с засыпкой из оксида циркония или оксида гафния соответственно. Вакуумирование печи производили форвакуумным насосом до остаточного давления 10 Па. Морфологию частиц ZrB2 и HfB2 исследовали методом растровой электронной микроскопии с помощью системы с электронным и сфокусированными пучками QUANTA 200 3D. Фазовый состав и структурные параметры образцов изучали в Cu K_α-излучении с помощью дифрактометра Shimadzu XRD-6000. Определены оптимальные параметры синтеза диборидов циркония и гафния: температура для синтеза диборида циркония составила 1800 ^oC, для синтеза диборида гафния— 1850 ^oC, скорость нагрева 8,5 ^oC/мин. Наибольший выход диборидов циркония и гафния был достигнут в образцах с молярным отношением MeO₂:B = 1:6 при длительности синтеза 60 мин. Выход диборидов металлов составил 99 %.

В написании статьи принимали участие В. И. Сачков, Р. А. Нефедов, Р. О. Медведев, А. С. Сачкова, Д. А. Бирюков. Авторы выражают благодарность за помощь в проведении испытаний Томскому региональному центру коллективного пользования. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания № FSWM-2020-0028.

1. Самсонов Г. В., Марковский Л. Я., Жигач А. Ф. и др. Бор, его соединения и сплавы. — Киев : АН УССР, 1960. — 299 с.
2. Самсонов Г. В., Кислый П. С. Защитные чехлы термопар для непрерывного контроля температуры расплавленных металлов и сплавов // Огнеупоры. 1965. № 4. С. 28–32.
3. Кочо В. С., Самсонов Г. В., Стрельченко А. Г. и др. Непрерывный контроль температуры жидкой стали в период доводки мартеновской плавки. — Киев : Технiка, 1965. — 227 с.
4. Glaser F. W. Cemented Zirconium Boride Meterial having a protective Chromium Containg Coating // J. Am. Ceram. Soc. 1960. Vol. 43, No. 9. P. 212. 

5. Свойства порошков металлов, тугоплавких соединений и спеченных материалов / под ред. Ж. Е. Квятковской. — Киев : Наукова думка, 1978. — 184 с.
6. Алексеев А. Г. и др. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / под ред. Т. Я. Косолапова. — М. : Металлургия, 1986. — 927 с.
7. Храпов Д. А. Выгорающий поглотитель в ториевом реакторе // Актуальные вопросы современной науки : сб. научных трудов конф. (10 марта 2017 г. Новосибирск). — Новосибирск : ООО «Центр развития научного сотрудничества», 2017. С. 106–114.
8. Ploetz G. L. Ceramic materials fo nuclear reactor controls and poison // Bull. Amer. Ceram. Soc. 1960. Vol. 39, No. 7. P. 362–365.
9. Farhadizadeh A., Vlček J., Houška J., Haviar S., Čerstvý R. et al. Hard and electrically conductive multicomponent diboridebased films with high thermal stability // Ceramics International. 2022. Vol. 48, Iss. 1. P. 540–547.
10. Azzali N., Meucci M., di Rosa D., Mercatelli L., Silvestroni L. et al. Spectral emittance of ceramics for high temperature solar receivers // Solar Energy. 2021. Vol. 222. P. 74–83.
11. Nisar A., Balani K. Phase and microstructural correlation of spark plasma sintered HfB2 – ZrB2 based ultra-high temperature ceramic composites // Coatings. 2017. Vol. 7, Iss. 8. DOI: 10.3390/coatings 7080110.
12. Zhang M., Yang G., Zhang L., Zhang Y., Yin, J. et al. Application of ZrB₂ thin film as a low emissivity film at high temperature // Applied Surface Science. 2020. Vol. 527. 146763.