Синтез карбидов в плазме дугового разряда и их идентификация

Карбиды металлов находят широкое применение во многих областях. Их синтез при высоких температурах в вакууме или в инертном газе является одним из самых чистых методов получения. В настоящей работе карбиды получают в условиях дугового разряда с графитовыми электродами в среде аргона. При этом испаряемые металлы (или кремний) размещаются внутри анодной полости. Рентгеноструктурные исследования показали, что в этих условиях в разрядной камере образуются порошкообразные вещества, содержащие карбиды: Fe 3C с концентрацией с = 23 %, SiC - с = 75 %, TiC - с = 40 %, WC - с = 3 %, остальное - в основном графит гексагональной структуры. Исключением являются продукты испарения с анодом (C-Fe), в которых обнаруживается до 55 % чистого железа. Предполагается, что частицы железа образуют металлические ядра, покрытые углеродной оболочкой. Действительно, на микрофотографии этих продуктов видны сфероидальные частицы размером около 1-2 мкм, в состав которых, по данным микроанализатора, входят 37 ат. % Fe и 63 ат. % С. Спектры комбинационного рассеяния (КР) некоторых из исследованных порошков показали наличие в них полос фононных колебаний решеток карбидов металлов (и кремния) и D- и G-линий графита. В спектре КР продуктов испарения с анода (C-Fe) видны два узких максимума при 126 и 139 см -1, которые связываются с радиальными колебаниями атомов в одностенных углеродных нанотрубках, синтезированных в этих условиях. Таким образом, в дуговом разряде с графитовыми электродами по разработанной методике могут быть синтезированы карбиды таких разных по свойствам элементов, как железо, титан, кремний и вольфрам.