Нові карбіди Ti2CuCx та Ti3Cu2Cx, отримані спіканням продуктів механохімічного синтезу шихти Ti-Cu з добавками вуглецевих нанотрубок

Abstract

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 Ti2CuCx та Ti3Cu2Cx (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 Ti3Cu2Cx 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