|
| | |
|
Бориды
Бориды в Энциклопедическом словаре:
Бориды - химические соединения бора с металлами. Кристаллы, очень твердые,тугоплавкие, жаростойкие. Компоненты твердых и жаропрочных сплавов,огнеупорных материалов, износостойких покрытий, катоды электронныхприборов.
Определение слова «Бориды» по БСЭ:
Бориды - соединения бора с металлами. Б. обладают физическими свойствами, характерными для веществ как металлического типа (возрастание коэффициента электрического сопротивления с повышением температуры, высокие значения электропроводности и теплопроводности, металлический блеск), так и неметаллического (с полупроводниковыми свойствами). Б. переходных металлов - промежуточный класс между интерметаллическими соединениями (типа бериллидов) и т. н. фазами внедрения. Характерная кристаллохимическая черта Б. - наличие в их структурах обособленных конфигураций из атомов бора. Химическая стойкость Б. определяется в основном силами связи бор - бор в решётках Б. и увеличивается с повышением содержания в них бора. Наибольшая химическая стойкость (по скорости гидролитического разложения) наблюдается у гексаборидов и додекаборидов. Большинство Б. устойчиво к кислотам, например на ТаВ2 не действует даже кипящая царская водка. Наибольшее распространение в технике получили дибориды - MeB2. Самым важным показателем для этих материалов является изменение их основных свойств от температуры (рис.). В табл. 1 приведены важнейшие физические свойства некоторых Б. тугоплавких металлов. Большую группу образуют Б. редкоземельных металлов - лантанидов и близких к ним по свойствам скандия и иттрия. Из этой группы Б. наибольший интерес представляют гексабориды - MeB6 (табл. 2). Структура гексаборидов имеет двойственный характер - кристаллическую решётку гексаборидов можно рассматривать как простую кубическую решётку атомов металла, центрированную октаэдром из атомов бора, или как кубическую решётку комплексов атомов бора, в центре которой свободно располагаются атомы металла. Б. имеют ничтожную пластичность и весьма высокую твёрдость (микротвёрдость 20-30 Гн/мІ). Предел прочности на разрыв TiB2 при пористости 2-3% составляет 380 Мн/мІ, при пористости 7-9% - 140 Мн/мІ (1 Гн/мІ = 100 кгс/ммІ, 1 Мн/мІ = 0,1 кгс/ммІ). Высокая жаропрочность этого диборида характеризуется сравнительно малой скоростью ползучести (при напряжении 90 Мн/мІ скорость ползучести при температурах 1920, 2080 и 2270°C составляет 1, 5, 9,2 и 57 мкм/мин соответственно). Модуль упругости, полученный на беспористых образцах путём измерения скорости продольных ультразвуковых колебаний для NbB2 650, TaB2 700, Mo2B5 685 и W2B5 790 Гн/мІ.
Табл. 1. - Физические свойства боридов тугоплавких металлов
Диборид | Плотность, | Температура плавления, | Молярная теплоёмкость при 20°C, | Теплопроводность при 20°C, вт/м · К | Удельное электрическое сопротивление | Температурный коэффициент линейного |
| г/смі | °C | кдж/кмоль·К [кал/(моль·С°)] | [кал/(см·сек·°C)] | при 20°C, мком · м | расширения, 106 α ·°C−1 |
Ti В2 | 4,52 | 2980 | 54,5 [13,02] | 24,3 [0,058] | 0,20 | 9,5 (20-2000°C) |
Zr В2 | 6,09 | 3040 | 50,2 [12,0] | 24,3 [0,058] | 0,388 | 5,0 (20- |
| | | | | | 2000°C) |
HfB2 | 11,2 | 3250 | 0,33 [0,08] | | 0,12 | 5,1(20-1000°C) |
VB2 | 5,10 | 2400 | | | 0,19 | 7,5(20-1000°C) |
Nb В2 | 7,0 | 3000 | | 16,7 [0,040] | 0,32 | 7,9-8,3(20- |
| | | | | | 1100°C) |
Та В2 | 12,62 | 3100 | 30,4 [7,25] | 106 [0,254] | 0,37 | 5,6(20-1000°C) |
Сг Вг2 | 5,6 | 2200 | 51,2 [12,24] | 22,2 [0,053] | 0,57 | 11,1(20-1100°C) |
Мо2В5 | 7,48 | 2200 | 128,7 [30,75] | 26,8 [0,064] | 0,18 |
W2B5 | 13,10 | 2370 | | 31,8 [0,076] | 0,43 |
Табл. 2. - Физические свойства гексаборидов редкоземельных металлов
| | | Температурный | Удельное | Температур- | Коэф- |
| Плот- | Темпе- | коэффициент | электри- | ный коэффи- | фици- | Термо- | Рабо- |
Гекса- | ность, | ратура | линейного | ческое сопро- | циент электри- | ент | ЭДС, | та |
борид | г/смі | плав- | расширения, 106 α | тивление при | ческого сопро- | Холла | мкв ·°C− | выхо- |
| | ления,°C | ·°C−1 | 20°C, мком ·м | тивления αρ·10і | R· 104 | 1 | да, эв |
| | | | | ·°C−1 | см3/к |
La B6 | 4,73 | 2200 | 6,4 | 0,174 | 2,68 | -5,0 | 4,6 | 2,68 |
Се B6 | 4,81 | 2190 | 7,3 | 0,605 | 1,0 | -4,2 | 1,1 | 2,93 |
NdB6 | 4,94 | 2540 | 7,3 | 0,28 | 1,93 | -4,4 | 8,7 | 3,97 |
Sm B6 | 5,08 | 2580 | 6,8 | 3,88 | 4,2 | 1,54 | 3,4 | 4,4 |
Eu B6 | 4,95 | 2600 | 6,9 | 0,85 | -0,90 | -50,2 | -17,7 | 4,9 |
GdB6 | 5,27 | 2510 | 8,7 | 0,515 | 1,40 | -4,39 | 0,1 | 2,05 |
YbB6 | 5,57 | 2370 | 5,8 | 0,365 | 2,34 | -83,6 | -25,5 | 3,13 |
YB6 | 3.76 | 2300 | 6,2 | 0,404 | 1,24 | -4,6 | 4,6 | 2,22 |
Б. получают несколькими методами, важнейшими из которых являются: 1) восстановление окислов металлов смесью карбида бора с сажей по реакции: MeO + B 4C + С → МеВ + CO; 2) восстановление смесей окислов металлов с борным ангидридом сажей по реакции: MeO+B 2O 3 + С → MeB + CO; 3) магнийтермическим методом по реакции: MeOx + nBO 1,5 + (1,5n +х) Mg → MeB n + (1,5n + x)∙MgO. Из порошков Б. получают плотные изделия путём прессования с последующим спеканием, либо горячим прессованием. Б. широко применяются в технике. Благодаря эмиссионным свойствам они используются в радиоэлектронике, например из гексаборида лантана изготовляют катоды мощных генераторных устройств и приборов. Из-за высокого сечения захвата нейтронов Б. используются в ядерной технике в качестве материалов для регулирования и для защиты от ядерных излучений. Высокие твёрдость, износостойкость и шлифующая способность позволяют применять их в машиностроении и приборостроении. Способность некоторых Б. сохранять свои свойства в среде расплавленных металлов позволила, например, использовать Б. циркония в металлургии для изготовления наконечников термопар, что обеспечило возможность автоматического контроля температур стали в мартеновских печах. Перспективно применение Б. в виде высокопрочных и высокомодульных непрерывных волокон и нитевидных кристаллов для армирования композиционных материалов. Лит.: Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И. Портного, М., 1967; Самсонов Г. В., Тугоплавкие соединения. Справочник по свойствам и применению, М., 1963. К. И. Портной. Зависимость коэффициента линейного расширения диборидов от температуры. Зависимость теплопроводности расширения диборидов от температуры. Зависимость теплоёмкости диборидов от температуры.
Бори
Бориды
Борирование
|
|
| | | |