Группа диффузионного формирования новых неорганических материалов

Руководитель в.н.с., д.х.н. С.И. Свиридов sviridov@isc.nw.ru, 325-28-96 .

Руководитель в.н.с., д.х.н. Сергей Иванович Свиридов [email protected], 325-28-96 .

Изучение диффузионных процессов, позволяет решить ряд практических задач: ионообменное упрочнение и окрашивание стекол, при формировании оптических сред с закономерных распределением показателя преломления; формирование стеклокерамических покрытий для защиты металлов от воздействия агрессивных сред; утилизация радиоактивных отходов, путем их стеклования; так же проводятся исследования связанные с созданием биоактивных композиционных материалов на основе биологически активных металлатранов и пористых стекол в качестве базовых матриц.

Формирование боридных и силицидных фаз на образцах железа и титана в расплавах Na2B4O7 и Na2SiO2 с добавками неорганических восстановителей

Установлено, что при борировании формируется одна либо две фазы, в зависимости от восстановителя — FeB и Fe2B (на железе), и TiB2 и TiB (на титане). Для всех полученных образцов, вне зависимости от времени термической обработки и типа используемого восстановителя, Нv для FeB составляет 1500±60, для Fe2B — 1280±60, для Fe — 90±10 кгс/мм2, микротвердость диффузионных слоев на титане может изменяться в интервале от 350 до 1200 кг/мм2. Показано, что при силицировании титана образуется фаза Ti5Si3.

С.н.с., к.х.н. Тюрнина Н.Г и н.с., к.х.н. Тюрнина З.Г. за работай.

С.н.с., к.х.н. Тюрнина Н.Г и н.с., к.х.н. Тюрнина З.Г. за работой.

a b c

Микрофотографии поверхности Fe после борирования (а, б) и Ti после силицирования (в) при 1000 °С в расплаве Na2B4O7 и Na2SiO2, соответственно.

Ионообменное формирование неорганических мембран с канальной структурой.

Проведена ионообменная обработка пластин стекла 15K2O-15BaO-70SiO2 (мол.%) в расплаве NaNO3 в интервале температур 350-500 °С при изотермической выдержке в течение 2−192 часов. Определена степень обмена и концентрационное распределение щелочных катионов, рассчитана концентрационная и температурная зависимость коэффициентов взаимной диффузии. Установлено, что при температуре обработки ниже 500 °С в стекле формируется структура с размерами пор в диапазоне 10-1000 нм. Пористость образцов, полученных при разных режимах ионообменной обработки, изменяется от 0.025 до 0.070 см3/г.

В.н.с., д.х.н. С.И. Свиридов за работай.

В.н.с., д.х.н. С.И. Свиридов за работой.

a

a

б

a b

Поверхность K2OBaOSiO2 стекла после обработки в расплаве нитрата натрия при 400 оC в течение 4 часов
(а – электронная микрофотография, б – АСМ-изображение)

Электродиффузия одновалентных катионов в натриевосиликатном стекле

Изучена кинетика взаимодействия стекла 20Na2O∙80SiO2 (мол.%) с расплавами нитратов серебра, калия, рубидия и цезия в отсутствии и при наложении постоянного электрического поля. Определены коэффициенты взаимной диффузии, значения электрической подвижности одновалентных катионов, параметры температурной зависимости. Установлено, что в отличие от коэффициентов диффузии электрическая подвижность не зависит от размера и химической природы катиона и определяется подвижностью ионов входящих в состав исходного стекла. Модели, основанные на уравнение Нернста – Эйнштейна, не пригодны для описания кинетики формирования диффузионной зоны при электродиффузии, приводящей к существенному изменению химического состава.

Концентрационные профили оксидов серебра, калия и рубидия после взаимодействия стекла 20Na2O∙80SiO2 с расплавами AgNO3, KNO3 и RbNO3 при наложении электрического поля напряженностью 50 В/см. Температура-400оС. Время 1 ч. Концентрационная зависимость коэффициентов взаимной диффузии процессов ионного обмена , и при 400оС. Точки 1, 2, 3- коэффициенты диффузии 110Ag, 42K и 86Rb в стекле 20Na2O∙80SiO2. Точки 4, 5 коэффициенты диффузии 22Na в стеклах
Концентрационные профили оксидов серебра, калия и рубидия после взаимодействия стекла 20Na2O∙80SiO2 с расплавами AgNO3, KNO3 и RbNO3 при наложении электрического поля напряженностью 50 В/см. Температура-400 оС. Время 1 ч. Концентрационная зависимость коэффициентов взаимной диффузии процессов ионного обмена Na⇔Ag, Na⇔K, Na⇔Rb , и при 400 °С. Точки 1, 2, 3- коэффициенты диффузии 110Ag, 42K и 86Rb в стекле 20Na2O∙80SiO2. Точки 4, 5 коэффициенты диффузии 22Na в стеклах.

 

Сотрудники группы

Сотрудники группы