Кінетика взаємодії титану марки ПТ-4 з нітридом ванадію за умов механохімічного синтезу
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2025.04.033Ключові слова:
механохімічний синтез, гідрид, нітрид, кристалічна структура, рентгенівська дифрактометріяАнотація
Методом рентгенівської дифракції досліджено тестові проби, відібрані через годину механохімічного оброблення у високоенергетичному планетарному млині еквімолярної суміші порошку титану марки ПТ-4 з порошком нітриду ванадію (VN). З’ясовано, що вихідний матеріал титану марки ПТ-4 являє собою суміш порошків гідриду титану (TiH2; 60 мас. %) і α-Ti (40 мас. %), а вихідний порошок нітриду ванадію однофазний і містить нітрид складу VN0,93. У результаті уточнення кристалічних структур фаз встановлено, що за час експерименту (8 год механохімічного оброблення) взаємодія між компонентами шихти відбувається у два етапи. На першому етапі синтезу частина атомів ванадію залишає кристалічну структуру VN, які в подальшому занурюються в тетраедричні пори ромбоедрично деформованої структури TiH2. На цьому ж етапі, очевидно, починається процес руйнування структури α-Ti з формуванням у зоні реакції млина кластерів титану, які на другому етапі синтезу займають утворені вакансії структури VN. Наприкінці експерименту фінальний продукт механохімічного синтезу, крім α-Ti містить сполуку ~ TiV0,33H0,66 на основі TiH2 і твердий розчин складу ~ V0,7Ti0,3N0,93 на основі VN. Отриманий матеріал буде компактований для вивчення його властивостей і визначення подальших перспектив його використання для виготовлення медичного інструменту.
Завантаження
Посилання
Long, M. & Rack, H. J. (1998). Titanium alloys in total joint replacement — a materials science perspective. Biomaterials, 19, No. 18, pp. 1621-1639. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(97)00146-4
Gonçalves, V. R. M., Corrêa, D. R. N., de Sousa, T. S. P., Pintão, C. A. F., Grandini, C. R., Afonso, C. R. M. & Lisboa-Filho, P. N. (2024). Promising composites for wear resistant load-bearing implant applications: Low elastic moduli of β Ti—Nb alloy reinforced with TiC particles and/or TiB whiskers. J. Mater. Res. Technol., 30, pp. 879-889. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.03.135
Wang, S., Yu, X., Zhang, J., Wang, L., Leinenweber, K., He, D. & Zhao, Y. (2016). Synthesis, hardness, and elec- tronic properties of stoichiometric VN and CrN. Cryst. Growth Des., 16, No. 1, pp. 351-358. https://doi. org/10.1021/acs.cgd.5b01312
Yang, C., Yu, H., Gao, Y., Guo, W., Li, Z., Chen, Y., Pan, Q., Ren, M., Han, X. & Guo, C. (2019). Surface-engi- neered vanadium nitride nanosheets for an imaging-guided photothermal/photodynamic platform of cancer treatment. Nanoscale, 11, No. 4, pp. 1968-1977. http://dx.doi.org/10.1039/C8NR08269C
Bautista-Ruiz, J., Elhadad, A. & Aperador, W. (2024). Fabrication of silver-doped titanium vanadium nitride (TiVN) coatings for biomedical applications. Mater. Chem. Phys., 326, 129856. https://doi.org/10.1016/j. matchemphys.2024.129856
Bilyavina, N. M., Kuryliuk, V. V., Dibrov, V. V. & Kuryliuk, A. M. (2025). Mechanical alloying of equimolar TiC–VN and TiN–VN blends. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 47, No. 1, pp. 25-38. https://doi.org/10.15407/ mfint.47.01.0025
Belyavina, N. M., Turkevich, V. Z., Kuryliuk, A. M., Stratiichuk, D. A. & Nakonechna, O. I. (2024). Formation of multicomponent solid solutions in cBN—TiC—VN—Al system at high pressure composite sintering. Do- pov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 4, pp. 33-47 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.04.033
Avramenko, T. G., Kuryliuk, A. M., Nakonechna, O. I. & Belyavina, N. N. (2022). Effect of TEG on oxidation of TiC–ZrC equimolar blend at mechanical alloying. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 6, pp. 713-https:// doi.org/10.15407/mfint.44.06.0713
Dashevskyi, M., Boshko, О., Nakonechna, O. & Belyavina, N. (2017). Phase transformations in equiatomic Y—Cu powder mixture at mechanical milling. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 4, pp. 541-552. https:// doi.org/10.15407/mfint.39.04.0541
Wang, H. T., Lefler, M., Fang, Z. Z., Lei, T., Fang, S. M., Zhang, J. M. & Zhao, Q. (2010). Titanium and titanium alloy via sintering of TiH2. Key Eng. Mater., 436, pp. 157-163. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.436.157
Kuang, F., Pan, Y., Sun, J., Liu, Y., Lei, C. & Lu, X. (2024). Investigating phase transformation, densification and
diffusion mechanism of TiH2 powder to achieve a high ductile Ti6Al4V alloy. J. Mater. Process. Technol., 329, 118459. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2024.118459
Gu, Y. W., Yong, M. S., Tay, B. Y. & Lim, C. S. (2009). Synthesis and bioactivity of porous Ti alloy prepared by foaming with TiH2. Mater. Sci. Eng. C., 29, No. 5, pp. 1515-1520. https://doi.org/10.1016/j.msec.2008.11.003
Schultz, P. A. & Snow, C. S. (2016). Mechanical properties of metal dihydrides. Modelling Simul. Mater. Sci.
Eng., 24, No. 3, 035005. https://doi.org/10.1088/0965-0393/24/3/035005
Dubrovinskaia, N. A., Dubrovinsky, L. S., Saxena, S. K., Ahuja, R. & Johansson, B. (1999). High-pressure study of titanium carbide. J. Alloys Compd., 289, No. 1-2, pp. 24-27. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(99)00159-0
Roldán, M. A., Alcalá, M. D. & Real, C. (2012). Characterisation of ternary TixV1−xNy nitride prepared by mechanosynthesis. Ceram. Int., 38, No. 1, pp. 687-693. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.07.057
Nakonechna, O., Belyavina, N., Kuryliuk, A., Kogutyuk, P., Stratiichuk, D. & Turkevich, V. (2023). Formation of nanoscale (Ti,V)N solid solutions form equimolar TiN/VN blend at mechanical alloying or HPHT sintering. Mater. Proc., 14, No. 1, 16. https://doi.org/10.3390/IOCN2023-14518
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
