vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2026-1(55)-59-62vsgiu-912Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДОВ НИОБИЯTHE USE OF SECONDARY RAW MATERIALS FOR THE PRODUCTION OF NIOBIUM SILICIDEShttps://orcid.org/0000-0002-7371-7905БеляевНикита ЕвгеньевичBelyaevNikita E.

аспирант

postgraduate student

N.E.Belyaev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6068-4817ШкодаОльга АлександровнаShkodaOlga A.

к.т.н., старший научный сотрудник отдела структурной макрокинетики

 

Cand. Sci. (Eng.), senior researcher, Department of Structural Macrokinetics

O.Shkoda@dsm.tsc.ruНовосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian FederationТомский научный центр Сибирского отделения Российской академии наукRussian FederationTomsk Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202631032026015962Copyright © Беляев Н., Шкода О., 20262026Беляев Н., Шкода О.Belyaev N., Shkoda O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/912

Силициды ниобия представляют научный и прикладной интерес для высокотемпературных композиционных материалов благодаря термической стабильности и механической прочности. Механическая активация (МА) является эффективным методом как для подготовки порошков, так и для получения материалов механохимическим синтезом. Этот процесс включает комплекс взаимосвязанных физико-химических явлений: интенсивная пластическая деформация, накопление дефектов, измельчение, формирование слоистых агломератов с увеличенной межфазной поверхностью. Все это позволяет управлять и контролировать кинетику реакций и формировать фазовый состав порошковой смеси. Изучена возможность синтеза силицидов ниобия из техногенных отходов: ниобиевой стружки и кремниевых пластин. Исследованы подготовка сырья, измельчение и удельная поверхность активированных смесей при различном времени механической активации. Рентгенофазовый анализ подтвердил формирование силицидов ниобия. Эксперименты показали возможность и целесообразность использования отходов в качестве исходного сырья. Были подобраны условия механической активации для получения кристаллической порошковой смеси с суммарным содержанием силицидов ниобия, достигающим 38 мас. %. Полученные результаты закладывают основу для дальнейшей оптимизации МА с целью направленного синтеза материалов для нового поколения высокотемпературных композитов.

Niobium silicides are of scientific and applied interest for high-temperature composite materials due to their thermal stability and mechanical strength. Mechanical activation (MA) is an effective method both for the preparation of powders and for the production of materials by mechanochemical synthesis. This process includes a complex of interrelated physico-chemical phenomena: intense plastic deformation, accumulation of defects, crushing, formation of layered agglomerates with an enlarged interfacial surface. All this allows you to control and control the kinetics of reactions and form the phase composition of the powder mixture. The possibility of synthesizing niobium silicides from technological waste: niobium chips and silicon wafers has been studied. The preparation of raw materials, grinding and specific surface area of activated mixtures at different times of mechanical activation are investigated. X-ray phase analysis confirmed the formation of niobium silicides. Experiments have shown the possibility and expediency of using waste as a feedstock. The conditions of mechanical activation were selected to obtain a crystalline powder mixture with a total content of niobium silicides reaching 38 % by weight. The results obtained lay the foundation for further optimization of the MA in order to synthesize materials for a new generation of high-temperature composites.

ниобийкремнийсилициды ниобиямеханическая активациямеханохимический синтезтехнологическая обработкатехногенные отходыniobiumsiliconniobium silicidesmechanical activationmechanochemical synthesisprocessingman-made wasteReferencesSankar M., Satya Prasad V.V., Baligidad R.G., Alam M.Z., Das D.K., Gokhale A.A. Microstructure, Oxidation Resistance and Tensile Properties of Silicide Coated Nb-alloy C-103. Mater. Sci. Eng. A. 2015;645:339–346. https://doi.org/j.msea.2015.07.063Sankar M., Satya Prasad V.V., Baligidad R.G., Alam M.Z., Das D.K., Gokhale A.A. Microstructure, Oxidation Resistance and Tensile Properties of Silicide Coated Nb-alloy C-103. Mater. Sci. Eng. A. 2015;645:339–346. https://doi.org/j.msea.2015.07.063Shkoda O.A., Tereckova O.G. SHS in the Nb – Si System: Influence of Mechanical Alloying. J Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016;25(14). https://doi.org/10.3103/S106138621601012XShkoda O.A., Tereckova O.G. SHS in the Nb – Si System: Influence of Mechanical Alloying. J Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016;25(14). https://doi.org/10.3103/S106138621601012XKnittel S., Mathieu S., Portebois L., Drawin S., Vilasi M. Development of silicide coatings to ensure the protection of Nb and silicide composites against high temperature oxidation. Surface and Coatings Technology. 2013;235:401‒406. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2013.07.053Knittel S., Mathieu S., Portebois L., Drawin S., Vilasi M. Development of silicide coatings to en-sure the protection of Nb and silicide composites against high temperature oxidation. Surface and Coatings Technology. 2013;235:401‒406. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2013.07.053Cardozo E.P., D’Oliveira A.S.C.M. Niobium silicide multilayers processed by in situ synthesis during deposition of powder mixtures. J. of Materi Eng and Perform. 2022;31:3998–4005. https://doi.org/10.1007/s11665-021-06460-2Cardozo E.P., D’Oliveira A.S.C.M. Niobium silicide multilayers processed by in situ synthesis during deposition of powder mixtures. J. of Ma-teri Eng and Perform. 2022;31:3998–4005. https://doi.org/10.1007/s11665-021-06460-2Goncharov I.S., Hisamova L.V., Saubanova L.Yu., Polozov I.A., Wang Q.S. Synthesis of the In Situ Nb ‒ Si Composites by Binder Jetting Additive Manufacturing Technology. KEM. 2019;822:311. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.822.311Goncharov I.S., Hisamova L.V., Saubano- va L.Yu., Polozov I.A., Wang Q.S. Synthesis of the in situ Nb ‒ Si composites by binder jetting additive manufacturing technology. KEM. 2019;822:311. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.822.311Ling X., Liu F., Zhang M., Liu Q. Shock synthesis of niobium silicide (Nb5Si3) via the flyer plate impact technique with high impact velocities. Journal of Alloys and Compounds. 2018;740:1032‒1036. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.089Ling X., Liu F., Zhang M., Liu Q. Shock synthe-sis of niobium silicide (Nb5Si3) via the flyer plate impact technique with high impact velocities. Journal of Alloys and Compounds. 2018;740:1032‒1036. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.089Hafs A., Hafs T., Berdjane D. et al. Synthesis of Fe90Nb10 via wet mechanical milling method and its structural, magnetic and thermal charac-terization. Bull Mater Sci. 2025;48(14). https://doi.org/10.1007/s12034-024-03372-4Hafs A., Hafs T., Berdjane D. et al. Synthesis of Fe90Nb10 via wet mechanical milling method and its structural, magnetic and thermal charac-terization. Bull Mater Sci. 2025;48(14). https://doi.org/10.1007/s12034-024-03372-4Zhang Y.-H., Wu L.-R., Ma J., Cui G. Nanotechnology in solid state batteries, what’s next? Next Nanotechnology. 2023;2:100011.Zhang Y.-H., Wu L.-R., Ma J., Cui G. Nanotechnology in solid state batteries, what’s next? Next Nanotechnology. 2023;2:100011.https://doi.org/10.1016/j.nxnano.2023.100011https://doi.org/10.1016/j.nxnano.2023.100011Li B., Liu L., Ma X.M. Amorphization in the Nb – Si system by mechanical alloying. Journal of allows and compounds. 2002:161–163.Li B., Liu L., Ma X.M. Amorphization in the Nb – Si system by mechanical alloying. Journal of allows and compounds. 2002:161–163.Trevino R., Maguregui E., Perez F., Shafirovich E. Mechanically activated SHS of Nb5Si3 and Nb5Si3/Nb composites. Journal of Alloys and Compounds. 2020;826:1‒10.Trevino R., Maguregui E., Perez F., Shafirovich E. Mechanically activated SHS of Nb5Si3 and Nb5Si3/Nb composites. Journal of Alloys and Compounds. 2020;826:1‒10.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154228https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154228

The authors declare that there are no conflicts of interest present.