Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của nghiền năng lượng cao tới khả năng tổng hợp cacbit TiC, WC và Cr3C2 từ các oxit của chúng và cacbon

Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 4 
PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CACBIT KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 
1.1. Khái quát về cacbit kim loại chuyển tiếp 
Trong nhiều năm, vùng pha đồng thể trong giản đồ trạng thái hệ kim loại chuyển 
tiếp (KLCT) – cacbon đã là đối tượng của nhiều nghiên cứu. Các nguyên tố kim loại 
chuyển tiếp (𝑀𝑒) nhóm IV (𝑇𝑖, 𝑍𝑟, 𝐻𝑓) kết hợp với cacbon (𝐶) tạo ra pha monocacbit 
(𝑀𝑒𝐶) với cấu trúc lập phương tâm mặt (𝑓𝑐𝑐) xếp chặt. Vùng pha đồng thể của 𝑀𝑒𝐶 
trải rộng trong khoảng từ thành phần hợp chất 𝑀𝑒𝐶≈0,5 đến thành phần hợp chất 
𝑀𝑒𝐶≈1,0 [3, 4, 34]. Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (𝑀𝑒) nhóm V (𝑇𝑎, 𝑁𝑏, 𝑉) kết 
hợp với cacbon (𝐶) tạo ra 2 pha cacbit 𝑀𝑒𝐶 và 𝑀𝑒2𝐶. Sự có mặt của pha cacbit 𝑀𝑒2𝐶 
thu hẹp vùng pha của monocacbit 𝑀𝑒𝐶 [4, 34]. Độ bền, độ cứng và các tính chất khác 
của cacbit KLCT phụ thuộc vào hàm lượng 𝐶 liên kết trong hợp chất [5, 34]. 
Đối với các nguyên tố KLCT nhóm VI thì nguyên tố 𝑊 kết hợp với 𝐶 tạo ra 2 
cacbit 𝑊2𝐶 và 𝑊𝐶. Trong hệ 𝐶𝑟 − 𝐶 có mặt của 3 cacbit 𝐶𝑟23𝐶6, 𝐶𝑟7𝐶3 và 𝐶𝑟3𝐶2 [3, 
4, 5, 34]. Vùng pha của cacbit KLCT nhóm VI rất hẹp, nhiều nghiên cứu cho rằng 
cacbit của các nguyên tố nhóm này không có vùng pha. 
1.1.1. Tinh thể cacbit kim loại chuyển tiếp 
a) Cấu trúc xen kẽ của các cacbit KLCT 
Khái niệm “cấu trúc xen kẽ” được G.Z. Hägg đưa ra đối với các hợp chất, mà ở 
lỗ hổng mạng tinh thể các nguyên tử chính xuất hiện các nguyên tử lạ có kích thước 
nhỏ [4,6, 10] 1. 
Điều kiện đảm bảo sự hình thành pha xen kẽ bình thường của G.Z. Hägg đưa ra 
là tỷ lệ giữa bán kính nguyên tử xen kẽ (𝑟𝐶) và nguyên tử chính (𝑟𝑀𝑒) thỏa mãn điều 
kiện 0,59 >
𝑟𝐶
𝑟𝑀𝑒
> 0,41 [4, 6, 8, 9]. Theo đó thì sự xen vào của các nguyên tử xen kẽ 
chỉ làm biến đổi thành phần pha, mà không phá vỡ cấu trúc tinh thể các nguyên tử 
chính [4, 6, 9]. Sự có mặt của các nguyên tử xen kẽ sẽ làm tăng số nguyên tử trong ô 
mạng cơ sở, làm tăng số liên kết giữa các nguyên tử và tăng độ xếp chặt trong mạng 
tinh thể. Trong những trường hợp này thì các nguyên tử chính thường có nhiều trạng 
thái hóa trị. [4, 6, 9]. 
1 Các hợp chất cacbit KLCT là các pha xen kẽ, trong mạng tinh thể của chúng thì các nguyên tử 𝐶 nằm ở lỗ 
hổng mạng tinh thể các nguyên tử KLCT (𝑀𝑒). 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 5 
Trong pha xen kẽ thì nguyên tử xen kẽ nằm ở vị trí lỗ hổng trong mạng tinh thể 
các nguyên tử chính, nên số nguyên tử xen kẽ không thể lớn hơn số lỗ hổng. Thực tế, 
trong hầu hết các pha xen kẽ, số nguyên tử xen kẽ nhỏ hơn nhiều so với số lỗ hổng. 
Theo đó ở mạng con2 các nguyên tử xen kẽ thường tồn tại nhiều khuyết tật nút trống. 
Do vậy, hầu hết các pha xen kẽ còn có tên gọi là các “hợp chất phi tỷ lượng”. 
Theo điều kiện của G.Z. Hägg thì trong quá trình hình thành hợp chất xen kẽ, 
cấu trúc mạng tinh thể của các nguyên tử chính không bị phá vỡ. Như vậy, không 
hoàn toàn chính xác khi gọi các cacbit KLCT là các pha xen kẽ [4]. Bởi vì, trong quá 
trình hình thành cacbit 𝑀𝑒𝐶 thì kiểu mạng của các nguyên tử 𝑀𝑒 đã bị thay đổi. Các 
nguyên tố 𝑀𝑒 nhóm IV (𝑇𝑖, 𝑍𝑟, 𝐻𝑓) có cấu trúc ℎ𝑐𝑝 kết hợp với 𝐶 tạo thành 
monocacbit 𝑀𝑒𝐶 với cấu trúc 𝑓𝑐𝑐. Các nguyên tố 𝑀𝑒 nhóm V (𝑉, 𝑁𝑏, 𝑇𝑎) có cấu trúc 
lập phương tâm khối (𝑏𝑐𝑐) kết hợp với 𝐶 tạo ra cacbit 𝑀𝑒𝐶 với cấu trúc 𝑓𝑐𝑐 hoặc 
cacbit 𝑀𝑒2𝐶 với cấu trúc ℎ𝑐𝑝. Các nguyên tố 𝑀𝑒 nhóm VI (𝑀𝑜, 𝑊) có cấu trúc 𝑏𝑐𝑐 
kết hợp với 𝐶 tạo ra cacbit 𝑀𝑒𝐶 với cấu trúc sáu phương (ℎ𝑝) [6, 9]. 
Khi khái niệm “xen kẽ” đã trở nên thông dụng thì hợp chất được gọi là “xen kẽ” 
chỉ cần bảo đảm là có cấu trúc kiểu xen kẽ, mà không xét đến quá trình hình thành [4]. 
Khi đó, cacbit 𝑀𝑒𝐶 được gọi là pha xen kẽ, ở cấu trúc của chúng thì các nguyên tử 𝐶 
xen vào vị trí lỗ hổng khối tám mặt bao quanh bởi 6 nguyên tử 𝑀𝑒. Ngược lại, các 
nguyên tử 𝑀𝑒 cũng nằm ở vị trí lỗ hổng khối tám mặt được bao quanh bởi 6 nguyên 
tử 𝐶 [6]. Sự phân bố này thể hiện rõ nét đặc điểm của cấu trúc xen kẽ. Trong cấu trúc 
mạng tinh thể ℎ𝑝, thì các nguyên tử 𝑀𝑒 phân bố trong mạng theo số phối vị là 8 [6]. 
Umanski giải thích sự biến đổi kiểu mạng của các nguyên tử 𝑀𝑒 trong hình 
thành cacbit KLCT là do sự khác biệt về đường kính giữa nguyên tử 𝐶 và “lỗ hổng” 
nên trong quá trình thay thế vị trí các lỗ hổng bằng các nguyên tử 𝐶 làm cho áp suất 
2 Khái niệm “mạng con” sẽ được trình bày trong phần “nhiệt động học hình thành cacbit kim loại chuyển 
tiếp”. Trong luận án này khái niệm “mạng con” khác với khái niệm “mạng nhỏ”. Trong mạng tinh thể cacbit 
mỗi nguyên tố Me và C tạo riêng cho chúng một mạng tinh thể riêng biệt. Ví dụ trong cacbit TiC thì các nguyên 
tử Ti nằm ở vị trí, mà tách riêng chúng ra thì nhận được mạng tinh thể lập phương đơn giản và từ các nguyên tử 
C cũng thấy một mạng tinh thể lập phương đơn giản. Hai mạng lập phương đơn giản này lồng vào nhau tạo ra 
mạng lập phương tâm mặt của cacbit TiC. Như vậy trong mạng tinh thể của cacbit TiC có “mạng con” của các 
nguyên từ Ti và “mạng con” của các nguyên tử C. 
Khái niệm “mạng nhỏ”: Ở một thời điểm nào đó trong quá trình hình thành cacbit, trong một hạt bột có 
thể tồn tại hai vùng mạng do hàm lượng C trong đó khác nhau. Vùng mạng với hàm lượng C thấp có kiểu mạng 
đồng hình với kiểu mạng của kim loại, vùng mạng với hàm lượng C cao có kiểu mạng đồng hình với kiểu mạng 
của cacbit. Hai kiểu mạng này khác nhau nên ở một thời điểm nhất định nào đó trong tinh thể hạt cacbit tồn tại 
hai vùng mạng với kiểu mạng khác nhau. Trong luận án, mỗi vùng mạng này trong mạng tinh thể cacbit được 
gọi là “mạng nhỏ”. 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 6 
bên trong tăng mạnh, có thể đạt đến khoảng ≈ 200000 ÷ 300000 atm [2]. Dưới tác 
động của áp suất này, kiểu mạng của các nguyên tử 𝑀𝑒 bị thay đổi [2]. 
b) Trật tự mạng tinh thể. 
Cấu trúc tinh thể chất rắn được đặc trưng bởi mức độ trật tự trong mạng tinh thể. 
Đối với các cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇, ở mạng con các nguyên tử 𝐶 thường tồn tại nhiều nút trống. 
Hiển nhiên, điều này cho thấy mạng tinh thể cacbit KLCT bị mất trật tự [4]. 
Thực tế, cacbit 𝑀𝑒𝐶 có cấu trúc 𝑓𝑐𝑐 là kiểu mạng có tính đối xứng và tính quy 
luật cao. Như thế, ở đây tồn tại mẫu thuẫn về trật tự mạng tinh thể. Điều này được giải 
thích là sau khi hình thành cacbit 𝑀𝑒𝐶, trong tinh thể xảy ra quá trình khuếch tán, 
phân bố lại vị trí nút mạng giữa các nguyên tử 𝐶 và “lỗ hổng”. Quá trình này làm cho 
các nguyên tử 𝐶 phân bố đồng đều trong mạng tinh thể tạo ra một trật tự và quy luật 
nhất định3 [4]. 
c) Liên kết nguyên tử trong tinh thể. 
Nhiệt độ nóng chảy cao là thể hiện liên kết mạnh giữa các nguyên tử trong mạng 
tinh thể. Nhiệt độ nóng chảy của cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 rất cao, chứng tỏ lực liên kết giữa các 
nguyên tử rất mạnh. Nhiệt độ nóng chảy của cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 cao hơn hẳn kim loại, 
chứng tỏ do lực liên kết giữa các nguyên tử 𝑀𝑒 − 𝐶 rất mạnh [9]. 
Có quan điểm cho rằng, tổng lực liên kết mạng tinh thể cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 tăng mạnh 
là do các nguyên tử 𝐶 xen vào lỗ hổng trong mạng tinh thể các nguyên tử 𝑀𝑒 làm xuất 
hiện thêm nhiều liên kết mới 𝑀𝑒 − 𝐶. Trong mạng tinh thể cacbit 𝑀𝑒𝐶, mỗi nguyên 
tử 𝐶 có mặt làm tăng thêm 6 liên kết 𝑀𝑒 − 𝐶 và dẫn đến tổng lực liên kết toàn mạng 
tăng. Tuy nhiên, khi hàm lượng 𝐶 tăng quá cao thì nhiệt độ nóng chảy và độ cứng của 
𝑀𝑒𝐶 lại có xu hướng giảm xuống. G.A. Meyerson và Y.M. Lipkes [5] giải thích rằng, 
khi hàm lượng 𝐶 quá cao, hoạt độ của các nguyên tử 𝐶 trong tinh thể cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 
giảm, dẫn đến hiện tượng graphit hóa, làm cho tổng lực liên kết giảm [4, 6, 5, 34]. 
Giải thích trên chưa hoàn toàn thuyết phục, do bởi sự xuất hiện của các nguyên 
tử 𝐶 trong mạng tinh thể làm khoảng cách giữa các nguyên tử 𝑀𝑒 tăng, tức là lực liên 
kết 𝑀𝑒 − 𝑀𝑒 giảm nên lực liên kết toàn mạng không thể tăng mạnh. Từ lý do đó có 
3 Sau quá trình khuếch tán, các nguyên tử được phân bố đồng đều trong mạng tinh thể. Nếu lấy ô mạng 
cơ sở có kích thước gấp 2 lần ô mạng cơ sở thông thường thì người ta nhận thấy cacbit 𝑀𝑒𝐶có cấu trúc 𝑓𝑐𝑐 
[11]. Khi đó, số nguyên tử Me, số nguyên tử C và số nút trống trong mỗi “ô mạng cơ sở mở rộng” này như 
nhau. Xét trên cơ sở ô mạng cơ sở này thì cấu trúc mạng tinh thể cacbit 𝑀𝑒𝐶 có tính đối xứng, tính quy luật cao. 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 7 
quan điểm cho rằng, trong tinh thể cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 các nguyên tử 𝐶 kết hợp với nguyên 
tử 𝑀𝑒 sinh ra “vùng điện tử hóa trị góp chung”, mà trong vùng điện tử hóa trị này lực 
liên kết giữa các nguyên tử rất mạnh [4]. R.A. Andreievsky và E.M. Fedorov giải 
thích rằng, khi các nguyên tử 𝐶 chiếm vị trí lỗ hổng trong mạng tinh thể 𝑀𝑒 dẫn đến 
áp suất bên trong tăng mạnh. Dưới áp suất bên trong rất lớn này, lớp điện tử 𝑝 − của 
nguyên tử 𝐶 sẽ dịch chuyển vào lớp điện tử 𝑑 − của nguyên tử 𝑀𝑒 sinh ra “vùng điện 
tử hóa trị góp chung”. Thậm chí, E. Dempsey [4] còn cho rằng, dưới áp suất rất lớn 
này, không chỉ các lớp điện tử ngoài cùng của các nguyên tử 𝐶 và 𝑀𝑒 dịch chuyển 
vào nhau, mà “vùng điện tử hóa trị góp chung” này được sinh ra bởi lớp điện tử 
𝑑2𝑠𝑝3 − của nguyên tử 𝑀𝑒 lai hóa vào lớp điện tử 𝑠𝑝 − của nguyên tử 𝐶. Sự lai hóa 
kiểu 𝑑2𝑠𝑝3 − 𝑠𝑝 tạo ra 6 đám mây quỹ đạo định hướng theo 3 trục trực giao tương 
ứng với 6 cặp sắp xếp. Trong “vùng điện tử hóa trị góp chung” là các lực liên kết trao 
đổi rất mạnh [4]. Giải thích hiện tượng tổng lực liên kết toàn mạng giảm khi %𝐶 quá 
cao, quan điểm này giải thích rằng, lực liên kết 𝑀𝑒 − 𝐶 phụ thuộc vào trạng thái liên 
kết lớp điện tử 𝑑 − của nguyên tử 𝑀𝑒. Khi %𝐶 quá cao, trạng thái 𝑑 −liên kết sẽ bão 
hòa và gây ra sự phân bố lại các điện tử. Sự phân bố lại này sinh ra trạng thái liên kết 
mới chống lại trạng thái 𝑑 −liên kết, dẫn đến hiện tượng graphit hóa [6, 34]. 
Cho đến nay vẫn chưa có đầy đủ cơ sở để khẳng định dạng liên kết trong cacbit 
𝑀𝑒𝐶. Nhưng, xu hướng chung là quan tâm đến dạng liên kết trong “vùng điện tử hóa 
trị góp chung” [2]. Nhưng quan điểm này cũng chưa thể giải thích triệt để vấn đề về 
liên kết giữa các nguyên tử trong các hợp chất cacbit 𝑀𝑒𝐶. Mặc dù, hầu hết liên kết 
trong tinh thể cacbit 𝑀𝑒𝐶 là cộng hóa trị. Nhưng dạng liên kết này không phải ở tất cả 
các cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 mà còn tồn tại dạng liên kết kim loại như trong cacbit 𝑇𝑖𝐶[8]. 
1.1.2. Tính chất cơ bản của cacbit kim loại chuyển tiếp 
a) Có nhiều tính chất cơ bản của kim loại 
Do cấu trúc tinh thể các cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 chứa mạng con các nguyên tử kim loại 
(𝑀𝑒) nên cacbit 𝑀𝑒𝐶 mang nhiều tính chất cơ bản của kim loại như có cấu trúc đơn 
giản, tính đàn hồi, tính dẫn nhiệt, dẫn điện cao, độ cứng giảm mạnh khi nhiệt độ tăng. 
Ưu việt hơn kim loại là các hợp chất 𝐾𝐿𝐶𝑇 có độ bền hóa học cao và đặc biệt có 
nhiệt độ nóng chảy và độ cứng rất cao [8]. Các cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 có được các tính chất ưu 
việt này do bởi lực liên kết mạng tinh thể của chúng rất mạnh. 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 8 
Bảng 1.1 chỉ ra một số tính chất của các cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 [8]. 
b) Độ cứng cao 
Các cacbit 𝑀𝑒𝐶 có độ cứng cao, chúng còn được gọi là những “hợp kim cứng”. 
Độ cứng của vật liệu liên quan đến sự dịch chuyển các mặt trượt trong mạng tinh thể. 
Độ cứng của vật liệu được tính theo công thức sau [6]. 
 𝐻𝑣 = 𝐴√
𝑇𝑛𝑐−𝑇
𝑀.𝑉
2
3⁄
 (1.1) 
Ở đây, 𝐻𝑣 − độ cứng; 𝐴 − hệ số; 𝑇𝑛𝑐 −nhiệt độ nóng chảy; 𝑇 −nhiệt độ; 
𝑀 −khối lượng mol; 𝑉 − thể tích mol. Đại lượng 𝑀𝑉2/3 đặc trưng cho độ xếp chặt 
của các nguyên tử trong tinh thể [6]. 
Từ biểu thức (1.1) cho thấy, độ cứng phụ thuộc vào nhiệt độ nóng chảy, tức là 
phụ thuộc vào lực liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể. Độ cứng của cacbit 
𝐾𝐿𝐶𝑇 cao là do trong tinh thể có lực liên kết 𝑀𝑒 − 𝐶 rất mạnh [2]. 
Từ biểu thức (1.1) còn cho thấy, độ cứng liên quan đến độ xếp chặt trong mạng 
tinh thể. Hovotnưi cho rằng, dao động quanh vị trí cân bằng của các nguyên tử trong 
mạng tinh thể đặc trưng cho khả năng chống lại sự dịch chuyển mặt phẳng nguyên tử 
[3]. Đối với các cacbit 𝑀𝑒𝐶, các nguyên tử 𝐶 chiếm vị trí lỗ hổng trong mạng tinh thể 
các nguyên tử 𝑀𝑒 nên độ xếp chặt ở mạng tinh thể 𝑀𝑒𝐶 cao [6]. 
Độ cứng của cacbit 𝑀𝑒𝐶 cao có thể còn do bởi trong tinh thể cacbit 𝑀𝑒𝐶, các 
nguyên tử 𝐶 nằm ở vị trí ngăn cản mặt trượt của các mặt phẳng nguyên tử [5]. 
Độ cứng của vật liệu phụ thuộc vào kiểu mạng tinh thể. Trong cùng một khoảng 
cách giữa các nguyên tử, cùng số phối vị thì hợp chất có cấu trúc mạng tinh thể dạng 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 9 
lập phương sẽ có độ cứng cao hơn. Cacbit 𝑀𝑒𝐶 có cấu trúc mạng tinh thể dạng 𝑓𝑐𝑐, 
đây là kiểu mạng có giới hạn độ kháng trở biến dạng cao [5]. 
c) Nhiệt độ nóng chảy cao 
Nhiệt độ nóng chảy cao chứng tỏ lực liên kết mạnh giữa các nguyên tử trong 
tinh thể. Các cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 có nhiệt độ nóng chảy cao, chúng còn được gọi là những 
“hợp chất khó nóng chảy”. Nhiệt độ nóng chảy của vật liệu được tính theo công thức 
Lindemann [8]. 
 𝑇𝑛𝑐 = 𝐾𝑀𝑛𝑡𝜃
2𝑉
2
3⁄ (1.2) 
Ở đây, 𝐾 − hệ số; 𝑀𝑛𝑡 − khối lượng nguyên tử và 𝜃 −nhiệt độ Debye. 
Đại lượng 𝑀𝑛𝑡𝜃
2 phụ thuộc vào mức năng lượng Fermi, tức là phụ thuộc vào số 
điện tử hóa trị. Tổng số điện tử hóa trị góp chung tăng sẽ làm tăng lực liên kết giữa 
các nguyên tử, tức là làm tăng nhiệt độ nóng chảy của vật liệu [8]. 
Từ công thức (1.2) cho thấy, ngoài sự phụ thuộc vào số điện tử hóa trị, nhiệt độ 
nóng chảy còn phụ thuộc vào thể tích mol (𝑉2/3) [8]. Như vậy, với cùng khối lượng 
và số điện tử hóa trị thì những nguyên tố có thể tích tương đương cao hơn đưa đến 
hợp chất của chúng có nhiệt độ nóng chảy cao hơn [8]. 
Nhiệt độ nóng chảy của cacbit 𝐾𝐿𝐶𝑇 cao, do sự có mặt của nguyên tử 𝐶 trong 
mạng tinh thể các nguyên tử 𝑀𝑒 làm xuất hiện thêm nhiều liên kết 𝑀𝑒 − 𝐶 rất mạnh. 
1.2. Nhiệt động học hình thành cacbit kim loại chuyển tiếp 
Khác với các hợp chất thông thường, các hợp chất cacbit KLCT là những “hợp 
chất phi tỷ lượng”, công thức hóa học của chúng được viết dưới dạng 𝑀𝑒𝐶𝑥, ở đó “𝑥” 
thể hiện hàm lượng 𝐶 trong cacbit với (0 < 𝑥 ≤ 1). 
Ở nhiệt độ (𝑇) không đổi, năng lượng tự do (∆G) hình thành hợp chất nhận 
được từ phương trình [9]: 
 ∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 (1.3) 
Ở đây, ∆𝐻 là biến thiên enthalpy và ∆𝑆 là biến thiên etropy trong quá trình hình 
thành hợp chất. 
Mục đích ở đây là khảo sát sự phụ thuộc của các hàm nhiệt động học vào nồng 
độ 𝐶 (đại lượng "𝑥"). Do trong quá trình hình thành cacbit %𝐶 biến đổi, nên ở đây sẽ 
khảo sát quá trình hình thành cacbit 𝑀𝑒𝐶𝑥, trong đó chứa 1 𝑔𝑎𝑚 nguyên tố 𝑀𝑒. Như 
vậy, trong hợp chất cacbit 𝑀𝑒𝐶𝑥 này chứ ...  tiếp 22 
𝐶𝑂 riêng phần trong phản ứng. Các nghiên cứu cho rằng, hợp chất trung gian này 
được xác định khi trong quá trình cacbit hóa này thay đổi cơ chế. Quá trình cacbit hóa 
này gồm 2 phản ứng xảy ra song song đó là phản ứng khử và phản ứng khuếch tán6 
của các nguyên tử 𝐶. Tốc độ của 2 phản ứng này không bằng nhau. Ở thời gian đầu thì 
ưu thế thuộc về phản ứng khử, tốc độ phản ứng khử lớn hơn do hàm lượng oxy trong 
hạt oxit còn cao. Sau đó ưu thế thuộc về phản ứng khuếch tán của các nguyên tử 𝐶 do 
bởi khí đó hàm lượng oxy trong hạt oxit thấp [12]. Hợp chất sinh ra ở thời điểm thay 
đổi cơ chế phản ứng này được xác định là hợp chất trung gian của phản ứng. 
1.4.2. Tổng hợp 𝑾𝑪 từ 𝑾𝑶𝟑 và 𝑪 
Quá trình tổng hợp cacbit vonfram (𝑊𝐶) từ oxit vonfram (𝑊𝑂3) và cacbon (𝐶) 
đã được thừa nhận là xảy ra qua 3 bước như sau [58]: 
 𝑊𝑂3 → 𝑊𝑂2 → 𝑊 → 𝑊𝐶 (1.25) 
Kim loại 𝑊 là sản phẩm trung gian của quá trình và cacbit 𝑊𝐶 được hình thành 
từ kim loại 𝑊. Do kim loại 𝑊 là sản phẩm trung gian của quá trình nên trong công 
nghiệp người ta thường tổng hợp cacbit 𝑊𝐶 từ kim loại 𝑊 [8, 58]. 
Phản ứng 𝑊𝑂3 + 𝐶 = 𝑊𝑂2 + 𝐶𝑂 xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hạt 𝐶 và hạt 
𝑊𝑂3 bắt đầu xảy ra ở nhiệt ≈ 600 ℃ ÷ 700 ℃. Khí 𝐶𝑂 được sinh ra trở thành tác 
nhân chính của quá trình. Sự vận chuyển chất nhờ cặp khí 𝐶𝑂/𝐶𝑂2. Tốc độ phản ứng 
phụ thuộc vào áp suất riêng phần của khí 𝐶𝑂 và giảm xuống khi hàm lượng khí 𝐶𝑂2 
trong hỗn hợp khí (𝐶𝑂, 𝐶𝑂2) tăng [58]. 
Quá trình bắt đầu bằng các phản ứng khử với các sản phẩm trung gian là một 
loạt các oxit vonfram có hàm lượng oxy thấp dần được sinh ra, cuối cùng là hợp chất 
𝑊𝑂2 được tạo ra ở nhiệt độ khoảng ≈ 1000 ℃ [58]. 
 𝑊𝑂3 → 𝑊20𝑂58 → 𝑊18𝑂49 → 𝑊𝑂2 (1.26) 
Kim loại 𝑊 được sinh ra từ oxit 𝑊𝑂2 trong khoảng nhiệt độ 1000 ℃ ÷
1100 ℃, theo phản ứng [58]. 
 𝑊𝑂2 + 2𝐶𝑂 = 𝑊 + 2𝐶𝑂2 (1.27) 
6 Cụm từ “phản ứng khuếch tán” ở đây nói đến quá trình “khuếch tán”, mà quá trình này gây ra phản 
ứng hóa học tạo ra chất mới. Ví dụ: các nguyên tử 𝐶 khuếch tán vào mạng tinh thể oxit 𝑇𝑖𝑂 và ở lại trong tinh 
thể oxit 𝑇𝑖𝑂 để tạo ra cacbit 𝑇𝑖𝐶. Cụm từ “phản ứng khuếch tán” ý nói đến cơ chế của phản ứng là khuếch tán. 
Khác với cụm từ “phản ứng khuếch tán” , từ “khuếch tán” trong luận án chỉ nói lên sự dịch chuyển của các 
nguyên tử 𝐶. Ví dụ các nguyên tử C khuếch tán xen kẽ trong mạng tinh thể từ vị trí nút mạng này đến vị trí nút 
mạng khác mà không làm thay đổi thành phần hợp chất. 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 23 
Phản ứng hình thành cacbit 𝑊𝐶 từ 𝑊 bắt đầu từ nhiệt độ ≈ 1100 ℃ [58]: 
 𝑊 + 𝐶 = 𝑊𝐶 (1.28) 
W.-H. Chen [88] cho rằng, cacbit 𝑊𝐶 chỉ được sinh ra sau khi 𝑊 bị cacbit hóa 
hoàn toàn thành cacbit 𝑊2𝐶. Theo đó cacbit 𝑊2𝐶 được sinh ra đầu tiên theo phản ứng: 
 2𝑊 + 𝐶 = 𝑊2𝐶 (1.29) 
Cacbit 𝑊𝐶 chỉ được sinh ra khi còn dư 𝐶 theo phản ứng [88]: 
 𝑊2𝐶 + 𝐶 = 2𝑊𝐶 (1.30) 
Xét nhiệt động học phản ứng, M.E. Wadsworth [87] cho rằng 𝑊2𝐶 được sinh ra 
trước vì pha 𝑊𝐶 bền vững hơn pha 𝑊2𝐶, nên phản ứng tạo 𝑊𝐶 chỉ bắt đầu từ 𝑊2𝐶. 
M.E. Wadsworth [87] và F.C. Nava Alonso [58] cho rằng phản ứng (1.30) chỉ 
xảy ra ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên phản ứng này tỏa nhiệt nên tốc độ phản ứng sẽ chậm 
lại khi nhiệt độ tăng. Vì vậy, rất khó thúc đẩy tốc độ phản ứng. 
1.4.3. Tổng hợp 𝑪𝒓𝟑𝑪𝟐 từ 𝑪𝒓𝟐𝑶𝟑 và 𝑪 
Phản ứng tổng hợp cacbit crom từ 𝐶𝑟2𝑂3 và 𝐶 có thể viết như sau [26]: 
 3𝐶𝑟2𝑂3 + 13𝐶 = 2𝐶𝑟3𝐶2 + 9𝐶𝑂 (1.31) 
 7𝐶𝑟2𝑂3 + 27𝐶 = 2𝐶𝑟7𝐶3 + 21𝐶𝑂 (1.32) 
 23𝐶𝑟2𝑂3 + 81𝐶 = 2𝐶𝑟23𝐶6 + 69𝐶𝑂 (1.33) 
Tốc độ các phản ứng trên phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất riêng phần khí 𝐶𝑂 và 
dạng thù hình của 𝐶 (graphit, muội than, than hoạt tính). Khí 𝐶𝑂 vẫn là tác nhân chính 
của quá trình và sự vận chuyển chất ở đây cũng nhờ cặp khí 𝐶𝑂/𝐶𝑂2 [15]. 
Hầu hết các nghiên cứu đều thừa nhận, hợp chất 𝐶𝑟2𝑂3 là tiền chất của cacbit 
crom. Phản ứng giữa 𝐶𝑟2𝑂3và 𝐶 bắt đầu xảy ra ở nhiệt độ khoảng 1100 ℃ [15, 26]. 
Mô tả quá trình hình thành cacbit crom từ 𝐶𝑟2𝑂3, S.P. Gordienko [33] cho rằng, 
lớp cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 được sinh ra đầu tiên trên bề mặt tiếp xúc giữa hạt 𝐶 và hạt 𝐶𝑟2𝑂3. 
Sau đó cacbit 𝐶𝑟7𝐶3 được sinh ra từ phản ứng ở bề mặt tiếp xúc giữa hạt 𝐶𝑟2𝑂3 với 
lớp cacbit 𝐶𝑟3𝐶2. Sau cùng là hợp chất 𝐶𝑟23𝐶6 được sinh ra từ phản ứng ở bề mặt tiếp 
xúc giữa hạt 𝐶𝑟2𝑂3 với lớp cacbit 𝐶𝑟7𝐶3. 
Đồng ý với cơ chế này, A.A. Popov [62] cho rằng, cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 được sinh ra đầu 
tiên ở dải nhiệt độ ≈ 1100 ℃ ÷ 1270 ℃. Phản ứng giữa lớp cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 với oxit 
𝐶𝑟2𝑂3 tạo ra cacbit 𝐶𝑟7𝐶3 xảy ra trong dải nhiệt độ ≈ 1270 ℃ ÷ 1480 ℃. Hợp chất 
𝐶𝑟23𝐶6 được sinh ra là do phản ứng giữa 𝐶𝑟2𝑂3 và cacbit 𝐶𝑟7𝐶3 ở nhiệt độ ≈ 1600 ℃. 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 24 
Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu [39, 60] đã nhận được sản phẩm của phản ứng là 
hỗn hợp cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 với 𝐶𝑟7𝐶3, mà trong đó chủ yếu là cacbit 𝐶𝑟7𝐶3. Thậm chí, Z. 
Yuan [90] cho phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 1150 ℃ trong 3 giờ và %𝐶 dư thì nhận 
được hoàn toàn là cacbit 𝐶𝑟7𝐶3. Do đó, các nghiên cứu này cho rằng, cacbit 𝐶𝑟7𝐶3 
được sinh ra đầu tiên và cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 chỉ nhận được trong phản ứng với điều kiện là 
lượng 𝐶 quá dư, nhiệt độ cao và thời gian dài. 
T. Ya. Kosolapova [44] cho rằng, hợp chất 𝐶𝑟23𝐶6 rất khó tổng hợp, nó chỉ được 
hình thành ở điều kiện lượng 𝐶 thiếu hụt, nhiệt độ rất cao và thời gian rất dài. 
Nghiên cứu vấn đề này bằng việc tính toán nhiệt động học, H.G. Katayama [39] 
cho rằng, hợp chất được sinh ra đầu tiên phụ thuộc vào áp suất riêng phần của khí 
𝐶𝑂2, nhưng ưu thế vẫn là việc tạo ra cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 đầu tiên, sau đó là cacbit 𝐶𝑟7𝐶3 và 
cuối cùng mới là cacbit 𝐶𝑟23𝐶6. S.M. Golodov [31] cũng cho rằng trong 3 cacbit này 
thì cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 được sinh ra đầu tiên và là sản phẩm cuối cùng của quá trình với điều 
kiện lượng 𝐶 trong phản ứng dư thừa. Nếu lượng 𝐶 dư không nhiều thì có thể nhận 
được hỗn hợp các cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 và cacbit 𝐶𝑟7𝐶3 [44]. 
H. Preiss [26] cũng cho rằng hợp chất 𝐶𝑟3𝐶2 được tạo ra đầu tiên và giải thích 
rằng, pha cacbit được sinh ra đầu tiên có hàm lượng 𝐶 thấp chỉ là một pha giả ổn dạng 
𝐶𝑟3𝐶2−𝑥, nó được sinh ra do lượng 𝐶 khuếch tán vào mạng tinh thể chưa đủ để tạo pha 
𝐶𝑟3𝐶2. Zhiwei Zhao [94] đồng ý và giải thích rằng, trong quá trình cacbit hóa kèm 
theo sự biến đổi cấu trúc mạng tinh thể từ sáu phương xếp chặt (𝐶𝑟2𝑂3) đến cấu trúc 
trực thoi (𝐶𝑟3𝐶2) thì khả năng trong mạng tinh thể của 𝐶𝑟3𝐶2 sẽ có nhiều lỗ hổng do 
sự thiếu hụt của các nguyên tử 𝐶 nên trong quá trình cacbit hóa sẽ xuất hiện pha trung 
gian 𝐶𝑟3𝐶2−𝑥 với 0 ≤ x ≤ 0,5. 
A.G. Vodop’yanov [86] nghiên cứu quá trình tổng hợp cacbit crom và đưa ra 
chuỗi phản ứng cacbit hóa ở những khoảng nhiệt độ như sau [86]: 
Ở ≈ 1100 ÷ 1270 ℃ : 𝐶𝑟2𝑂3 → 𝐶𝑟3𝐶2 (1.34) 
Ở ≈ 1270 ÷ 1480 ℃ : 𝐶𝑟2𝑂3 → 𝐶𝑟7𝐶3 → 𝐶𝑟3𝐶2 (1.35) 
Ở ≈ 1480 ÷ 1660 ℃ : 𝐶𝑟2𝑂3 → 𝐶𝑟23𝐶6 → 𝐶𝑟7𝐶3 (1.36) 
A.G. Vodop’yanov [86] cho rằng, khi nung nhiệt độ tăng dần thì pha 𝐶𝑟3𝐶2 được 
sinh ra đầu tiên ở nhiệt độ thấp, sau đó pha 𝐶𝑟7𝐶3 sinh ra ở nhiệt độ cao hơn và cuối 
pha 𝐶𝑟23𝐶6 chỉ được sinh ra ở nhiệt độ rất cao. Ngược với quá trình nêu trên, A.G. 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 25 
Vodop’yanov cho rằng khi phản ứng bắt đầu xảy ra ngay ở nhiệt độ cao thì cacbit 
𝐶𝑟23𝐶6 được sinh ra đầu tiên, sau đó là cacbit với hàm lượng 𝐶 tăng dần là 𝐶𝑟7𝐶3 sinh 
ra và cuối cùng mới là cacbit 𝐶𝑟3𝐶2. 
Việc hợp chất 𝐶𝑟23𝐶6 sinh ra đầu tiên được A.G. Vodop’yanov [86] giải thích 
rằng, ở nhiệt độ cao 1480 ℃ ÷ 1660 ℃, sự có mặt của các nguyên tử 𝐶 làm cho các 
nguyên tử 𝐶𝑟 trở nên linh hoạt hơn nhiều. Sự linh hoạt của các nguyên tử 𝐶𝑟 và 𝐶 
trong mạng tinh thể đã làm biến đổi cấu trúc mạng tinh thể của chất rắn, làm tăng khả 
năng khuếch tán của các nguyên tử đến mọi vị trí trong mạng. Như vậy, ở thời gian 
ban đầu, mặc dù hàm lượng 𝐶 thấp nhưng vẫn được phân bố đều trong mạng tinh thể, 
nên cacbit với hàm lượng 𝐶 thấp nhất sẽ được sinh ra đầu tiên. Theo thời gian là sự 
khuếch tán của các nguyên tử C vào mạng tinh thể tăng dần thì cacbit crom với hàm 
lượng 𝐶 cao hơn dần dần được sinh ra. 
Về độ linh hoạt của nguyên tử 𝐶𝑟 khi có mặt nguyên tử 𝐶 ở nhiệt độ cao đã được 
L.-M. Berger [15] xác nhận bằng thực nghiệm, khi thấy trong pha khí của phản ứng có 
chứa khí 𝐶𝑟. Tuy nhiên lượng khí 𝐶𝑟 không lớn, mà L.-M. Berger giải thích rằng là vì 
khí 𝐶𝑟 không thoát ra được do bị lớp cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 bao quanh ngăn cản. 
Như vậy, hầu hết các nghiên cứu đều cho rằng, hợp chất 𝐶𝑟2𝑂3 là tiền chất của 
cacbit crom tức là cacbit crom được sinh ra trong phản ứng tương tác giữa 𝐶𝑟2𝑂3và 𝐶. 
Tuy nhiên, trong một nghiên cứu bằng các đường cong phân tích nhiệt, Zhiwei Zhao 
[94] đã nhận thấy tồn tại một phản ứng tỏa nhiệt trước khi xảy ra phản ứng cacbit 
hóa. Tương ứng với lượng bột mất đi, Zhiwei Zhao cho rằng đây là phản ứng 𝐶𝑟2𝑂3 +
𝐶 = 2𝐶𝑟𝑂 + 𝐶𝑂 ↑ và hợp chất 𝐶𝑟𝑂 là sản phẩm trung gian của quá trình. 
Tuy nhiên, vẫn chưa đủ cơ sở để khẳng định oxit 𝐶𝑟2𝑂3 hay oxit 𝐶𝑟𝑂 là tiền 
chất của cacbit crom, do bởi những các oxit crom với hàm lượng oxy thấp như (𝐶𝑟𝑂), 
kém bền vững ở nhiệt độ cao và dễ dàng bị phân hủy nên khó có thể nhận biết được 
sự tồn tại của chúng [13, 15, 26, 85]. 
 Nhận xét về cacbit KLCT và quá trình hình thành cacbit KLCT: 
Các cacbit KLCT được biết đến là những hợp chất có nhiều tính chất ưu việt, đặc 
biệt là độ cứng và nhiệt độ nóng chảy cao, nên chúng còn được gọi là những “hợp kim 
cứng” hay các “hợp chất khó nóng chảy”. Đến nay vẫn chưa có đầy đủ cơ sở khoa học 
để giải thích sự tăng vượt trội của độ cứng và nhiệt độ nóng chảy của các cacbit 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 26 
KLCT. Trong nhiều thập kỷ qua đã có nhiều nỗ lực đáng kể nghiên cứu về các hợp 
chất cacbit KLCT và quá trình hình thành chúng nhưng kết quả còn rất hạn chế [34]. 
Vì vậy, đến nay nghiên cứu về các hợp chất này vẫn còn mang tính thời sự. 
Hiện nay có nhiều phương pháp tổng hợp cacbit kim loại. Trong các phương 
pháp này thì phương pháp tổng hợp cacbit KLCT từ kim loại hoặc từ oxit của chúng 
bằng cacbon rắn xem là tối ưu nhất và đang được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp. 
Quá trình hình thành cacbit KLCT (trừ cacbit 𝐶𝑟) từ các oxit của chúng bằng 
cacbon rắn đặc trưng bởi hai cơ chế. 
Trong cơ chế thứ nhất, quá trình được bắt đầu bằng các phản ứng khử, hoàn 
nguyên ra kim loại. Sau đó là phản ứng cacbit hóa từ kim loại để tạo ra cacbit. Như 
vậy, kim loại là một sản phẩm trung gian của quá trình. Đại diện cho cơ chế này, 
trong luận án khảo sát quá trình tổng hợp cacbit 𝑊𝐶 từ 𝑊𝑂3. Quá trình này được các 
nghiên cứu mô tả như sau 𝑊𝑂3 → 𝑊𝑂2 → 𝑊 → 𝑊𝐶. Do kim loại là sản phẩm trung 
gian của quá trình, nên trong công nghiệp, cacbit 𝑊𝐶 được tổng hợp từ kim loại 𝑊. 
Trong cơ chế thứ hai thì kim loại không có mặt trong các sản phẩm trung gian 
của quá trình. Quá trình được bắt đầu bằng các phản ứng khử làm giảm hàm lượng 
oxy của oxit kim loại. Phản ứng hình thành cacbit từ một oxit kim loại có hàm lượng 
oxy thấp. Đại diện cho cơ chế này, trong luận án khảo sát quá trình tổng hợp cacbit 
𝑇𝑖𝐶 từ oxit 𝑇𝑖𝑂2. Cơ chế của quá trình tổng hợp TiC được thảo luận ở nhiều nghiên 
cứu, tuy nhiên mô tả chuỗi các phản ứng xảy ra trong quá trình còn nhiều mâu thuẫn. 
Các quá trình khác nhau được mô tả như sau: 
𝑇𝑖𝑂2 → 𝑇𝑖3𝑂5 → 𝑇𝑖𝐶𝑥𝑂𝑦 → 𝑇𝑖𝐶 
𝑇𝑖𝑂2 → 𝑇𝑖2𝑂3 → 𝑇𝑖𝐶𝑥𝑂𝑦 → 𝑇𝑖𝐶 
𝑇𝑖𝑂2 → 𝑇𝑖2𝑂3 → 𝑇𝑖𝑂 → 𝑇𝑖𝐶 
𝑇𝑖𝑂2 → 𝑇𝑖2𝑂3 → 𝑇𝑖𝑂 → 𝑇𝑖 → 𝑇𝑖𝐶𝑥𝑂𝑦 → 𝑇𝑖𝐶 
Trong tự nhiên, các kim loại ít tồn tại trong dạng nguyên chất. Do đó, đối với 
các trường hợp này thì trong công nghiệp thường tổng hợp cacbit 𝑇𝑖𝐶 từ oxit 𝑇𝑖𝑂2. 
Do bởi, tổng hợp cacbit từ kim loại sẽ kém hiệu quả hơn. Thực tế, hiện nay trên 80% 
cacbit 𝑇𝑖𝐶 được sản xuất từ oxit 𝑇𝑖𝑂2 [5]. 
Cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 là trường hợp đặc biệt trong các cacbit KLCT, cấu trúc phức tạp, 
và không phải là hợp chất có cấu trúc xen kẽ. Hầu hết các nghiên cứu đều cho rằng, 
Tổng hợp cacbit kim loại chuyển tiếp 
Chương 1. Cacbit kim loại chuyển tiếp 27 
oxit 𝐶𝑟2𝑂3 là tiền chất của cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 và tạo ra theo phản ứng 3𝐶𝑟2𝑂3 + 13𝐶 =
2𝐶𝑟3𝐶2 + 9𝐶𝑂. 
Đến nay đã có nhiều nghiên cứu công bố về cơ chế hình thành cacbit kim loại từ 
các oxit của chúng nhưng vẫn còn tồn tại mẫu thuẫn về sản phẩm trung gian của các 
quá trình. Đối với cacbit 𝑇𝑖𝐶, như trên đã trình bày còn nhiều mâu thuẫn trong mô tả 
quá trình. Đối với cacbit 𝑊𝐶 thì hầu hết các nghiên cứu đều cho rằng cacbit 𝑊𝐶 bền 
vững hơn cacbit 𝑊2𝐶 nên cacbit 𝑊2𝐶 được sinh ra trước và với điều kiện dư thừa 𝐶 
thì cacbit 𝑊𝐶 mới được sinh ra. Tuy nhiên, thực nghiệm trong luận án chỉ ra rằng, 
cacbit 𝑊𝐶 được sinh ra trước và cacbit 𝑊2𝐶 chỉ được sinh ra trong điều kiện thiếu hụt 
𝐶. Đối với cacbit 𝐶𝑟3𝐶2 thì hầu hết các nghiên cứu đều cho rằng, oxit 𝐶𝑟2𝑂3 là tiền 
chất của cacbit 𝐶𝑟3𝐶2. Tuy nhiên, bằng việc khảo sát các đường cong phân tích nhiệt ở 
thí nghiệm, luận án đã nhận thấy tồn tại hai bước của quá trình, tồn tại một sản phẩm 
trung gian. 
Quá trình hình thành các cacbit trên từ oxit của chúng là đối tượng của đề tài 
nghiên cứu. Do đó luận án sẽ khảo sát, xác định các phản ứng xảy ra trong quá trình 
hình thành các cacbit trên trong điều kiện thực hành thí nghiệm. 
Các cacbit KLCT có nhiều tính chất ưu việt, có nhu cần lớn trong nền kinh tế. 
Tuy nhiên, hiện nay để sản xuất đòi hỏi nhiệt độ tổng hợp cao. Từ đó, nghiên cứu 
phương pháp sản xuất nhằm làm giảm chi phí mang tính thời sự. Trong nhiều năm qua 
đã có nhiều nỗ lực cải thiện phương pháp tổng hợp như tìm kiếm chất xúc tác, thành 
phần môi trường khí bảo vệ, trong chân không, . . . nhưng kết quả còn rất hạn chế. 
Hiện nay các nhà khoa học đang quan tâm đến việc giảm nhiệt độ tổng hợp bằng 
cách cung cấp trước cho các chất tham gia quá trình một lượng nhiệt, mà lượng nhiệt 
này sẽ phát huy, bù đắp vào nhiệt lượng cần thiết cho quá trình tổng hợp vật liệu. Do 
nhiệt lượng này đã được dự trữ trong các chất nên quá trình tổng hợp vật liệu xảy ra ở 
nhiệt độ thấp hơn. Một trong những phương pháp để thực hiện ý tưởng này là sử dụng 
phương pháp nghiền năng lượng cao (HEM). Trong quá trình HEM, các chất tích lũy 
được năng lượng từ động năng của các viên bi nghiền truyền cho và dự trữ năng 
lượng này dưới dạng biến đổi cấu trúc mạng tinh thể hoặc tạo ra pha trung gian của 
quá trình tổng hợp. Từ cơ sở lý thuyết này, luận án đã lựa chọn đề tài nghiên cứu 
năng lượng dữ trữ trong hỗn hợp bột nghiền và nghiên cứu tác động của năng lượng 
này đến các phản ứng hình thành cacbit kim loại.