Ісаєва Людмила Євгенівна. Синтез нітридів Молібдену в азотованих сталях, їх склад та властивості : Дис... канд. наук: 02.00.01 - 2008.
Анотація до роботи:
Ісаєва Л.Є. Синтез нітридів Молібдену в азотованих сталях, їх склад та властивості – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук, за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. – Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2008.
В дисертації розроблені умови синтезу нітридів Молібдену методом внутрішнього азотування, вивчені хімічні властивості нітридів Молібдену (на прикладі нітридів, вилученних зі сплавів Fe-Mo, які містять 0,53%, 2,16% та 5,72% Mo). Встановлено, що нітриди Молібдену як фази змінного складу можуть містити, окрім Молібдену та Нітрогену, також інші елементи і, отже, мають нові хімічні властивості. Для вилучення нітридів застосовано електрохімічний потенціостатичний метод. Визначені умови змінення хімічного складу нітридів від Мо1,79Fe0,02N (а =4,137) до Mo0,86Fe0,24N (а =4,084), залежно від температури та тривалості нітридоутворення. Визначена швидкість реакції взаємодії нітридів з 3,0М та 5,0М розчинами HClO4, HNO3, HCl, H2SO4 та H3PO4 при 70оС та 90оС. Встановлено, що основною стадією гетерогенного процесу є хімічна взаємодія. Визначений порядок реакції за Молібденом і сформульовані причини різної поведінки нітридів. Визначені питомі швидкості реакції на одиниці поверхні частинок вилучених нітридів та нітридів, отриманих з індивідуальних речовин, (Vпит = 0,25106моль/хвм2 та Vпит = 28106моль/хвм2). За величиною уявної енергії активації (Eа = 37–76 кДж/моль) оцінено, відповідно, міцність хімічного зв’язку в нітридах. Нові знання про хімічні властивості нітридів Молібдену дозволяють оптимізувати хімічний склад легованих сталей з урахуванням можливості їх використання в агресивних середовищах.
1. Вперше, методом внутрішнього азотування синтезовані нітриди Молібдену у легованих сталях, у вузлах кристалічної решітки яких частина атомів Молібдену заміщена атомами Феруму. Вивчено вплив температури та тривалості синтезу на процес утворення нітридів Молібдену. Встановлено, що синтез нітридів Молібдену розпочинається при 500С, що на 300С нижче за температуру утворення нітридів Молібдену з індивідуальних речовин. Максимальні кількості нітридів Молібдену у сталях утворюються при 600-700С. Оптимальна тривалість синтезу при цих температурах – 180 хв. Експериментально визначений температурний інтервал утворення нітридів Молібдену дозволяє більш надійно, ніж металографічним методом, встановлювати режими дисперсійного зміцнення сталей аустенітно-мартенситного класу, які широко використовуються у хімічному машинобудуванні.
2. Встановлено, що кращим методом вилучення нітридів Молібдену зі сталей є електрохімічне анодне розчинення у розчині 15%-вому NaCl та 2,5%-вому тартратної кислоти. Визначений стаціонарний потенціал нітридів Молібдену
Е=-0,25В у цьому електроліті.
3. Встановлено, що нітриди Молібдену, синтезовані у сталях, є фазою Мо2N з кубічною гранецентрованою решіткою. Визначено хімічний склад та розраховано параметри кристалічних структур нітридів Молібдену, синтезованих у сталях: Мо1,79Fe0,02N (а =4,137) – у нітридах з мінімальним вмістом Феруму та Мо0,86Fe0,24N (а =4,084) – у нітридах з максимальним вмістом Феруму. Менше значення параметра кристалічної решітки пов’язано, ймовірно, зі збільшенням вмісту заліза у вузлах кристалічної решітки нітридів Молібдену.
4. Встановлено, що синтез нітридів Молібдену у сталях дозволяє одержати нітриди з більшою питомою поверхнею – Sпит = 16,0 – 17,1 м2/г, ніж у нітридів, одержаних з індивідуальних речовин, – Sпит = 0,45 – 0,67 м2/г. Визначено величини питомої густини нітридів Молібдену сталей, – (Mo1,79Fe0,02N) = 8,17 г/ см3, (Мо0,86Fe0,24N) = 7,63 г/см3, а також нітридів, одержаних з індивідуальних речовин, – = 8,21 г/см3. Менше значення густини нітридів пов’язано з підвищеним вмістом у них Феруму.
5. Уперше одержані дані про кінетичні характеристики процесів взаємодії нітридів Молібдену, вилучених зі сталей, з HClO4, HNO3, HCl, H2SO4 та H3PO4. Розраховані величини уявної енергії активації та порядку реакції взаємодії нітридів з кислотами (Еа = 37 –76 кДж/моль). Зроблено припущення про можливий механізм реакцій. Питома швидкість реакцій взаємодії нітридів з кислотами змінюється від Vпит = 0,25 106 моль/хвм2 до Vпит =28 106 моль/хвм2. У HClO4 та HNO3 питома швидкість взаємодії нітридів у середньому у 2,9 рази є більшою у порівнянні з питомою швидкістю взаємодії нітридів Молібдену, одержаних з індивідуальних речовин. Це дозволяє, при розробці оптимальних хімічних складів сталей, враховувати властивості нітридів Молібдену, одержаних у цій роботі.
Публікації автора:
1. Демидовская А.Г., Исаева Л.Е., Лев И.Е. Кинетика взаимодействия нитридов ванадия с соляной и серной кислотами // Вопросы химии и химической технологии. – 2002. – №4. – С. 19-22.
Здобувачем розроблені умови виділення нітридів з металічної основи сталей шляхом електрохімічної анодної поляризації у 15 %-вому розчині NaCl та
2,5 %-вому розчині С4Н6О6.
2. Романенко А.А., Демидовская А.Г., Исаева Л.Е., Лев И.Е. Кинетика взаимодействия нитридов и нитрокарбидов хрома с серной кислотой // Украинский химический журнал. – 2003. – №10. – С.95-99.
Здобувачем досліджені режими розчинення сталей в розбавлених розчинах сульфатної кислоти з метою виділення нітридних та карбонітридних сполук.
3. Исаева Л.Е., Грещик А.М., Лев И.Е. Исследование процесса изолирования нитридов молибдена из сталей // Вопросы химии и химической технологии. – 2005. – №1. – С. 163-167.
Здобувачем визначені електродні потенціали азотованих поверхонь молібдену та заліза. Встановлені оптимальні умови електрохімічного вилучення нітридів Молібдену зі сталей.
4. Малюк А.А., Исаева Л.Е., Лев И.Е. Определение эффективной части бора в стали // Вопросы химии и химической технологии. – 2005. – №2. – С. 33-35.
Здобувачеві належить розроблена методика фазового аналізу, яка дозволила, при потенціостатичному режимі електролізу, вилучити зі сталей неметалічні включення.
5. Исаева Л.Е., Лев И.Е. Взаимодействие нитридов молибдена сталей с кислотами // Вопросы химии и химической технологии. – 2005. – №6.– С. 54-58.
Здобувачем досліджені хімічні властивості нітридів Молібдену в реакціях з HСlO4, HCl, H2SO4, H3PO4.
6. Исаева Л.Е., Лев И.Е. Взаимодействие нитридов молибдена сталей с азотной кислотой // Украинский химический журнал. – 2007.– № 3-4.-С.88-91.
Здобувачем визначені питома швидкість, енергія активації та порядок реакції нітридів Молібдену у водному розчині нітратної кислоти.
7. Исаева Л.Е., Бондарь Н.Н., Лев И.Е. О температурном интервале азотирования молибденсодержащих сталей // Труды VI Международной конференции «Наука і освіта – 2001» Том 13. Днепропетровск – Днепродзержинск – Харьков - Черкаси – Житомир: Украина. – 2001.– С.32-33.
Здобувачем вивчені умови утворення та визначені режими вилучення нітридів Молібдену з азотованих мартенситностаріючих сталей.
8. Исаева Л.Е., Романенко А.С., Ковзик Т.В., Бондарь Н.Н., Гончар Н.Н. Исследование азотсодержащих фаз в сталях // Труды III Международной молодежной научно-практической конференции «Людина і космос» Днепропетровск: Україна – 2001.- С. 237.
Здобувачем узагальнені особливості властивостей нітридів перехідних металів, одержаних шляхом внутрішнього азотування сталей.
9. Исаева Л.Е., Бердник Д.А. Химическое взаимодействие нитридов молибдена с кислотами // Труды І Всеукраинской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по химии и химической технологии. Киев, 2006.- С. 12.
Здобувачем досліджена хімічна взаємодія нітридів Молібдену в розчинах кислот, які вживають при хімічній та електрохімічній поліровці сталей.
10. Исаева Л.Е. Тартратные и цитратные комплексы железа и молибдена в фазовом анализе сталей // Труды XXIII Международной Чугаевской конференции по координационной химии. – Одесса, 2007. – С. 632.
