Кубический (типа ) оксинитрид ванадия

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК З(50 С 01 С 31/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 ТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЗа(71) Институт химии Уральскогонаучного центра АН СССР ."Наукова думка", 1969, с. 137.4. Циклис Д;С. Техника физикохимических исследований при высокихи сверхвысоких давлениях. И., "Химия",1976, с. 182-183. ЯО, 1109362 А(54) (57) КУБИЕСКИЙ (ТИПА МаС 1) ОКСИНИТРИД ВАНАДИЯ общей формулы ЧИАНО, где г = 0,46-0,57; у0,33- 0,50, как материал для градуирования шкал аппаратов высокого давления.1109362 Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к кубическому (типа ИаС 1) оксинитриду ванад я состава ЧЫО 4, где г = 0,46-0,57; у = 0,33-0,50, как материапу для градуирования шкал аппаратов высокого давления, и может быть использовано в качестве внутреннего стандарта для создания килобарной шкапы аппаратуры высокого давле ния.Известен материал для градуирования шкал аппаратов высокого давления состава БаС 1, изменяющий параметр кристаллической решетки подвоздействием давления, Он используется в качестве внутреннего стандарта для определения давления по величине изменения параметра кристаллической решетки 1 11,20Однако процесс градуирования сиспользованием известного материал а состав а ЫаС 1 очень з атруднен,но-первых, тем, что требует создания нестандартной установки, пре -дусматринающей рент генографирование образца непосредственно во времявоздействия давления, так как послеснятия давления параметр решеткихлорида натрия (ИаС 1) возвращаетсяв исходное состояние, во-вторых, использованием камер высокого давле -ния специальной конструкции, способных выдерживать значительные напряжения и одновременно пропускатьрентгеновское излучение (быть прози, 35рачными для рентгеновских лучей). Под действием высоких давлений итемператур параметр решетки оксинит.рида ванадия увеличивается. Это состояние (с увеличенным параметром) "закапяется", и период решетки может быть измерен при комнатной температуре на любом рентгеновском Известен также способ получения оксикарбида, оксинитрида и оксикарбонитрида ванадия путем взаимодействия при 800-1250 С твердого ванадийсодержащего соединения с газом, содержащим водород, азот, аммиак Г 21,гКонкретные сведения о получении оксинитрида ванадия и возможности его использования в качестве материала для градуирования шкал аппаратов высокого давления отсутствуют.Известен также кубический нитрид ванадия состава чИ 37.Однако эффект влияния давления и температур на параметр решетки этого соединения неизвестен.Кубический (типа ИаС 1) оксинитрид ванадия состава ЧИ 20, где г = = 0,46-0,57; у = 0,33-0,50 в литературе не описан.Цель изобретения - новый класс соединений кубического (типа БаС 1) оксинитрида ванадия состава ЧМгОгце г = 0,46-0,57; у = 0,33-0,50,который обладает свойствами, позволяющими использовать это соединениен качестве материала для градуирования шкап аппаратов высокого давления,Поставленная цель достигается синтезом кубического (типа е 1 аС 1) оксинитрида ванадия общей формулы 7 И Огде г = 046057; у =- 0,330,50,который применяется в качестве материапа для градуиронания шкал аппаратов высокого давления,На черт еже дан а з ави симо ст ь пар аметра решетки от .давления.Получение соединения проводят поизвестной методике твердофазногосинтеза.Рассчитанные количества исходныхнитрида ванадия 1 Ы О эе, оксида на 1надия ЧО и порошка металлическогованещия тщательно перемешивают,брикетируют и спекают в атмосфереинертного газа (Рн = 760 мм рт .ст)фепри 1300 С н течение 40-50 ч с перебрикетировкой через 5-8 ч спекания. Состав полученного материалаконтролируют с помощью химического ирентгеновского анализов.В результате химического взаимодействия образуется новое химичес -кое соединение 711 О, которое используется как материал для градуирования шкал аппаратов высокого давления.Полученный оксинитрид ванадияслегка запрессонывают в пирофиллитовый контейнер с графитовым нагре -вателем, ннутренние стЕнки которого(для предотвращения загрязнения образца углеродом) экранированы слоем фольги из инертного металла,(напримерРС). Контейнер с образцом помещают в блок-матрицу типа "тороид"и подвергают воздействию, высокогодавления и температуры на прессеДОА в течение 1-2 мин, контролируя при этом температуру опыта припомощи термопары, причем сначалаотключают нагрев, а затем снижаютдавление55 дифрактометре, Зная величину параметра решетки исходного н обжатого оксинитрида ванадня, а также прилагаемоеР, строят зависимости параметра отдавления при заданных температурах, 5приведенные на чертеже, Указанные зависимости можно использовать какградуировочные кривые для определения давления по изменению параметрарешетки оксинитрида ванадия при10определенных температурах.Таким образом, использование полученного сксинитрида ванадия для градуирования шкал аппаратов высокогодавления становится возможным благодаря эффекту изменения параметрарешетки соединения под действиемдавления, который со временем неисчезает.П р и м е р 1. Смешивают и брикетируют 5,85 г нитрида ванадия ЧМ2,25 г полутораокнси Ч О и 1,4 гметаллического порошкового ванадия,Брикет спекают в атмосфере инертного газа (Рн =760 мм рт.ст) при25оНе1300 С в течение 30 ч с перебрикетировкой через 8 ч спекания.Получают оксинитрид ванадия соста -ва Чг О О Оэ с периодом решеткиа = 4,1100 А. Мелкоиэмельченный30порошок оксинитрида ванадия слегказапрессовывают в пирофиллитовый контейнер с графитовым нагревателем,внутренние стенки которого экранированы слоем фольги из платины, Кон -35тейнер с образцом помещают в блокматрицу типа тороид" и подвергаютвоздействию высокого давления итемпературы (1600 С) на прессеДОА в течение 1 мин, контролируятемпературу с помощью термопары. За -тем отключают нагрев, после чего снижают давление,Обжатый образец растирают,иисследуют рентгенографически на аппар ате "ДРОН" (Сц-К-излучение) .Параметр решетки оксинитрида ванаодия увеличивается и равен 4,1262 А.Из предварительно построенной зависимосги а=1 (р) для ЧИ5 т 0 вв З, при 50веденной на чертеже (кривая 2) находят, что значение параметра решеткиа = 4,1262 А,при Т = 1600 С соответствует давлению 90 кбар, т.е. Искомое р = 90 кбар.При 1300 С повторяют описанныеоперации, Находят, что период решетКИ ИСХОДНОГО ЧИ О 5 зОИзмеНЯеТСЯ Иравен 4,155 А, Из графика, приведенного на чертеже (кривая 1) находят, что при Т = 1 300 С эначеб ние параметра решетки а 4;1155 А соответствует давлению 60 кбар.При Т =, 1800 С находят, что период р ет исходного ЩЮ 10 б,ээ изменяется и равен 4,1282 А. Иэ графика на чертеже (кривая 3) находят, что при Т = 1800 ОС значение параметра решетки а = 4,1282 А соответствует давлению 80 кбар.Таким образом, зная зависимость а=К(Р) для Ир 5., О о, при разных температурах и измеряя параметр решетки исходного и обжатого образца оксинитрида ванадия, находят прилагаемое давление, в данном слу - чае при Т = 1600 С, Р = 90 кбар, при Т = 1300 С Р = 60 кбар, при Т = 1800 С Р = 80 кбар.П р и м е р 2. Берут 4,95 г нитрида ванадия, 3,75 г попутораокиси Ч 0 и 1,2 г метаплического порош - кового ванадия. Аналогично примеру 1 получают оксинитрид ванадия состава ЧЫ О 4 О,:о, с параметром решет - ки а = 4,1160 А, Полученный оксинитрид ванадия подвергают воздействию высокого давления и температуры 1600 С на прессе ДО в 1 А в .течение 1 мин, Затем препарат подвергают рентгенографическому анапизу на аппарате ДРОН. Параметр решетки окси - нитрида ванадия изменяется и становится равным 4,1351 А, Из зависи- МОСТИ а=Х(Р) дЛя ЧИ 04, О 5 О в Прн веденной на чертеже (кривая 4 1, находят, что значение пар аметр а р еще г-. ки а = 4,1351 А при Т = 1600 С соответствует давлению 90 кбар, т,е. искомое давление составляет 90 кбар.в Таким образом, предлагаемый оксинитрид ванадия может быть использован для градуирования аппаратов высокого давления в пределах 0-90 кбар, причем значительное упрощение процесса градуирования здесь достигается, во-первых, простотой подготовки объекта для градуирования, во-вторых, за счет того, что эффект давления "закаляется" и сохраняется сколь угодно долго, что позволяет использовать обычную рентгеновскую аппаратуру для контроля за параметром решетки, и, в-гретьих1 получением монотонных зависимостей параметра решетки оксинитрида ванадия ЧЙ 04 от давления во всем ин1109362 Составитель В.НечипоренкоТехред Ж, Кастелевич Корректор О,Тнгор Редактор В.Петраш Заказ 5990/15 Тираж 464ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г, .Ужгород, ул. Проектная,4 5тервале давления0-90 кбар 1 и т емпер атур, 1300-18000 С 7,В качестве базового объекта взят материал для градуирования аппаратов высокого давления на основе висмута, который обладает эффектом фазового перехода под воздействием давления, что позволяет по измерению электросопротивления в точке фазового перехода градуировать шкалу эксплуатируемого прибора, используя известную шкалу высоких давлений 4. К недостаткам материала наоснове висмута относится возможность определения толъко двух точек градуировочной шкалы (25,5 и 77,4 кбар),трудоемкость подготовки образцадля градуирования ( изготавливается 5 тонкая проволока из В диаметром0,8 мм, которая затем вставляетсяв отверстие, просверленное в центретаблетки из АеС 1, после чего помещается в профиллитовый контейнер 10 так, чтобы концы проволоки касались каждой иэ наковален, осуществляяэлектрический контакт, причем для.:,;:гожего контакта на концы проволокинаносится сплав Вуда) и связанная 15 с этим длительность процессе.