Obtaining new ceramic and composite materials is associated with a number of difficulties, the key of which is the lack of pure initial refractory components. The presence of impurities in the powders available on the market (such as oxygen, iron, carbon, etc.) has a negative impact on the performance characteristics of the resulting materials and products from them. The paper presents the results of experimental studies on the lanthanum hexaboride powder synthesis by boron thermal reduction of lanthanum oxide in a vacuum furnace and a spark plasma sintering unit. The analysis of the obtained results showed that when the content of excess boron in the mixture is 20 wt. % by heat treatment in a vacuum furnace, a single-phase powder of lanthanum hexaboride was obtained at temperatures of 1800 – 1900 ?C. The use of the spark plasma sintering method, however, makes it possible to reduce the temperature of synthesis of a single-phase powder of lanthanum hexaboride to 1700 and 1600 ?C with an excess boron content in the charge of 10 and 20 wt. %, respectively. It is also shown that these powders are characterized by a more uniform cubic structure of lanthanum hexaboride, reflecting its crystalline structure, due to the suppression of the grain recrystallization process by reducing the temperature and time of the technological process.
Evgeny N. Kablov – Doctor of Technical Sciences, Academician of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Natalia E. Shchegoleva – candidate of technical sciences, head of SECTOR NRC of “Kurchatov Institute” – VIAM, Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..
Yulia E. Lebedeva – candidate of technical sciences, deputy head of the laboratory for science of NRC “Kurchatov Institute” – VIAM, Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..
Polina L. Zhuravleva – Lead Engineer, NRC “Kurchatov Institute” – VIAM, Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Maria L. Vaganova – Candidate of Chemical Sciences, head of the laboratory, NRC “Kurchatov Institute” – VIAM, Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..
Anna S. Chainikova – candidate of technical sciences, head of research and development department of NRC “Kurchatov Institute” – VIAM, Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..
1. Каблов Е. Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и техно-логии. 2016. № 2(14). С. 16 – 21.
2. Каблов Е. Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сб. информ. материалов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.
3. Гращенков Д. В. Стратегия развития неметал-лических материалов, металлических композиционных материалов и теплозащиты // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 264 – 271. DOI: 10.8577/2071-9140-2017-0-S-264-271.
4. Евдокимов С. А., Щеголева Н. Е., Сорокин О. Ю. Керамические материалы в авиационном двигателестроении (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. № 12. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 13.04.2022). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-54-61.
5. Чухванцев Д. О., Филатов Е. С., Шуров Н. И., Роженцев Д. А. Синтез гексаборида лантана в хлоридно-оксидном расплаве // Неорганические материалы.2021. Т. 57, №1. С. 16 – 21.
6. Каблов Е. Н., Мовенко Д. А., Лукина Е. А. и др. Исследование структурно-фазового состояния керамического материала на основе гексаборида лантана // Стекло и керамика. 2019. № 11. С. 13 – 18.[Kablov E. N., Movenko D. A., Lukina E. A., et al. Investigation of the Structural-Phase State of Lanthanum Hexaboride Based Ceramic Material // Glass Ceram. 2019. V. 76, No. 11-12. P. 410 – 414.]
7. Chen C.-M., Zhou W.-C., Zhang L.-T. Oriented Structure and Crystallography of Directionally Solidified LaB6–ZrB2 Eutectic // J. Am. Ceram. Soc. 1998. V. 81, No. 1. P. 237 – 240.
8. Taran A., Voronovich D., Plankovskyy S., et al. Review of LaB6, Re-W Dispenser, and BaHfO3-W Cathode Development // TEEE Trans. Electron Devices. 2009. V. 56, No. 5. Р. 812 – 817.
9. Cahill J. T., Graeve O. A. Hexaborides: a review of structure, synthesis and processing // J. of Mater. RES Technol. 2019. V. 8, No. 6. P. 6321 – 6335.
10. Simsek T., Chattopadhyay A. K., Baris M., Bilen M. Low temperature synthesis and characterization of pure lanthanum hexaboride nanocrystals // Journal of Solid State Chemistry. 2019. V. 276. P. 238 – 243.
11. Sonber J. K., Sairam K., Murthy T. S. R. Ch., et al. Synthesis, densification and oxidation study of lanthanum hexaboride // Journal of the European Ceramic Society. 2014. V. 34, No. 5. P. 1155 – 1160.
12. Jha M., Patra R., Ghosh S., Ganguli A. K. Novel borothermal route for the synthesis of lanthanum cerium hexaborides and their field emission properties // Journal of Solid State Chemistry. 2012. V. 194. P. 173 – 178.
13. SaniE., MercatelliL., MeucciM., et al. Lanthanum hexaboride for solar energy applications // Scientific Repors. 2017. V. 7, No. 1. Art. 718.
14. Uchida K. Cathodic Behavior in the Electrodeposition of LaB6 // Surf. Technol. 1978. V. 7, No. 2. P. 137 – 143.
15. Mattox T. M., Groome Ch., Doran A., et al. Chloride influence on the formation of lanthanum hexaboride: An in-situ diffraction study // Journal of Crystal Growth. 2018. V. 486, No. 1. P. 60 – 65.
16. Кузнецов М. С. Технология получения высоко-эмиссионных материалов на основе гексаборида лантана в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при механоактивации шихты: дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск: Национальный исследовательский томский политехнический университет, 2016. 131 с.
17. Dou Z., Zhang T., Zhang Z., et al. Preparation andcharacterization of LaB6ultra fine powder by combustionsynthesis // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2011. V. 21, No. 8. P. 1790 – 1794.
18. Dou Z. H., Zhang T. A., He J. C. Preparation and characterizationof cerium hexaboride nanometer powders by combustionsynthesis // Adv. Mater. Res. 2011. No. 236 – 238. P. 1670 – 1674.
19. Selvan R. K., Genish I., Perelshtein I., et al. Single step, low-temperature synthesis ofsubmicron-sized rare earth hexaborides // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112, No. 6. P.1795 – 1802.
20. A?ao?ullar? D., Balc? ?., Ak?aml? N., et al. Effects of different milling conditions on the properties of lanthanum hexaboride nanoparticles and their sintered bodies // Ceramics International. 2019. V. 45, No. 15. P. 18236 – 18246.
21. Kamble S. A., Phase D. M., Ghorui S., et al. Influence of carbonaceous species entered during arc plasma synthesis on thestoichiometry of LaB6 // Physica B. Condensed Matter. V. 626. P. 413289.
22. Hasan M. M., Kisi E., Sugo H. Synthesis of nanostructured lanthanum hexaboride via simple borothermal routes at low temperatures // Ceramics International. 2021. V. 47. P. 29295 – 29302.
23. Кузнецов Б. Ю., Сорокин О. Ю., Ваганова М. Л. и др. Синтез модельных высокотемпературных керамических матриц методом искрового плазменного спекания и изучение их свойств для получения композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 4. С. 37 – 44. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-4-37-44.
24. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
25. Ефимочкин И. Ю., Кузьмина Н. А., Гращенков Д. В.и др. Синтез силицида ниобия методом гибридного электроискрового плазменного спекания порошков // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. № 11. Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 13.04.2022 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-11-54-63.
26. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 г. // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7 – 17.
The article can be purchased
electronic!
PDF format
500 руб
DOI: 10.14489/glc.2023.02.pp.027-041
Article type:
Research Article
Make a request
