Novel Ti2CuCx and Ti3Cu2Cx Carbides Obtained by Sintering of Products of Mechanochemical Synthesis of Ti, Cu and Carbon Nanotubes

О.І. Наконечна; Н.Н. Белявіна; М.М. Дашевський; К.О. Іваненко; С.Л. Рево

doi:10.15330/pcss.19.2.179-185

Автор(и)

О.І. Наконечна Науково-дослідна лабораторія «Фізики металів та кераміки» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Н.Н. Белявіна Науково-дослідна лабораторія «Фізики металів та кераміки» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
М.М. Дашевський Науково-дослідна лабораторія «Фізики металів та кераміки» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
К.О. Іваненко Науково-дослідна лабораторія «Фізики металів та кераміки» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
С.Л. Рево Науково-дослідна лабораторія «Фізики металів та кераміки» Київського національного університету імені Тараса Шевченка

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.19.2.179-185

Ключові слова:

багатошарова вуглецева нанотрубка, нанокомпозиційний матеріал, рентгенівська дифракція, мікротвердість

Анотація

Механохімічною активацією у високоенергетичному планетарному кульовому млині з порошків титану та міді (розмір частинок ~90 µм, чистота не нижче 99.6 мас.%) синтезовано системи Ti:Cu із співвідношенням компонент 2:1 та 3:1. Результатом додавання до шихти 1 об. % багатошарових вуглецевих нанотрубок (БВНТ, середній діаметр 10-20 нм) є вперше синтезовані нанорозмірні карбіди Ti₂CuC_x та Ti₃Cu₂C_x(із вмістом 0,5 та 4,2 ат. % вуглецю та 30,8 та 37,5 ат. % міді, відповідно). Дослідження характеру взаємодії після обробки компонентів шихти в млині проведено з використанням комплексу рентгенівських методик, а саме, повнопрофільного аналізу первинної обробки дифрактограм, отриманих на апараті ДРОН-3М; якісного і кількісного фазового аналізів для визначення фазового складу продуктів синтезу; рентгеноструктурного аналізу для перевірки і уточнення структурних моделей; методики Вільямсона-Холла для визначення розмірів зерен синтезованих карбідів. Показано, що модель структури карбіду Ti₃Cu₂C_x можна розглядати як новий, описаний вперше структурний тип, вона є дефектною як по титану так і по міді, і містить певну кількість вуглецю (4,2 ат. %), який занурюється в тетраедричні пори металічної гратки. Визначено, що мікротвердість компактованих зразків із 20,1 та 27,3 ат.% Cu є неоднорідною за значеннями величини, які змінюються в основному в межах (6,9-7,1) ГПа, тобто, середня величина мікротвердості синтезованих матеріалів у 7 разів перевищує величину мікротвердості чистого титану.

Посилання

[1] M. Takahashi, M. Kikuchi, Y. Takada, O. Okuno, Dental materials journal 21(3), 270 (2002).
[2] M. Kikuchi, Y. Takada, S. Kiyosue, M. Yoda, M. Woldu, Zh. Cai, O. Okuno, T. Okabe, Dental materials 19(3), 174 (2003).
[3] M. Kikuchi, M. Takahashi, O. Okuno, Dental Materials 22(7), 641 (2006).
[4] M. Kikuchi, M. Takahashi, T. Okabe, O. Okuno, Dental materials journal 22(2), 191 (2003).
[5] J. Liu, X. Zhang, H. Wang, F. Li, M. Li, K. Yang, E. Zhang, Biomedical Materials 9(2), 025013 (2014).
[6] C. Politis, W. L. Johnson, Journal of applied physics 60(3), 1147 (1986).
[7] C. Suryanarayana, Progress in Materials Science 46, 1-184 (2001).
[8] O. Boshko, O. Nakonechna, M. Dashevskyi, К. Ivanenko, N. Belyavina, S. Revo, Adv. Powder Technol. 27(4), 1101 (2016).
[9] O. Boshko, O. Nakonechna, N. Belyavina, M. Dashevskyi, S. Revo, Adv. Powder Technol. 28(3), 964 (2017).
[10] O.I. Boshko, M.M. Dashevskyi, K.O. Ivanenko, S.L. Revo, Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 37(7), 921 (2015).
[11] S.L. Revo, M.M. Melnichenko, M.M. Dashevskyi, N.N. Belyavina, O.I. Nakonechna, K.O. Ivanenko, O.I. Boshko, T.G. Avramenko, Springer Proceedings in Physics 195, 799 (2017).
[12] Yu.I. Sementsov, N.A. Gavrilyuk, G.P. Prikhod'ko, A.V. Melezhyk, M.L. Pyatkovsky, V.V. Yanchenko, S.L. Revo, E.A. Ivanenko, A.I. Senkevich, NATO Security through Science Series A: Chemistry and Biology, 757 (2007).
[13] G.V. Samsonov, Handbook of the Physicochemical Properties of the Elements (Springer, Boston, MA. 1968).