Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Бориды

Бориды, соединения бора с металлами. Бориды 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). Бориды переходных металлов — промежуточный класс между интерметаллическими соединениями (типа бериллидов) и т. н. фазами внедрения. Характерная кристаллохимическая черта боридов — наличие в их структурах обособленных конфигураций из атомов бора. Химическая стойкость боридов определяется в основном силами связи борбор в решётках боридов и увеличивается с повышением содержания в них бора. Наибольшая химическая стойкость (по скорости гидролитического разложения) наблюдается у гексаборидов и додекаборидов. Большинство боридов 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 боридов тугоплавких металлов. Большую группу образуют бориды редкоземельных металловлантанидов и близких к ним по свойствам скандия и иттрия. Из этой группы боридов 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. Бориды имеют ничтожную пластичность и весьма высокую твёрдость (микротвёрдость 20—30 Гн/м2). Предел прочности на разрыв TiB2 при пористости 2—3% составляет 380 Мн/м2, при пористости 7—9% — 140 Мн/м2 (1 Гн/м2 = 100 кгс/мм2, 1 Мн/м2 = 0,1 кгс/мм2). Высокая жаропрочность этого диборида характеризуется сравнительно малой скоростью ползучести (при напряжении 90 Мн/м2 скорость ползучести при температурах 1920, 2080 и 2270°С 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/м2.

 

  Табл. 1. Физические свойства боридов тугоплавких металлов

Диборид

Плотность, г/см3

Температура плавления, °C

Молярная теплоёмкость при 20°C, кдж/кмоль К [кал/(моль С°)]

Теплопроводность при 20°С, вт/м К [кал/(см сек °С)]

Удельное электрическое сопротивление при 20°C, мком • м

Температурный коэффициент линейного расширения, 106a °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

Гекса-
борид

Плот-
ность, г/см3

Темпе-
ратура плав-
ления, °C

Температурный коэффициент линейного расширения, 106a°C-1     

Удельное электри-
ческое сопро-
тивление при 20°C, мком•м

Температур-
ный коэффи-
циент электри-
ческого сопро-
тивления  ar103°C-1     

Коэф-
фици-
ент Холла R 104 см3

Термо-ЭДС, мкв°C-1

Рабо-
та выхо-
да, эв

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

 

Бориды получают несколькими методами, важнейшими из которых являются: 1) восстановление окислов металлов смесью карбида бора с сажей по реакции: MeO + B4C + С ® МеВ + CO; 2) восстановление смесей окислов металлов с борным ангидридом сажей по реакции: MeO+B2O3 + С ® MeB + CO; 3) магнийтермическим методом по реакции: MeOx + nBO1,5 + (1,5n +х) Mg ® MeBn + (1,5n + x)·MgO.

  Из порошков боридов получают плотные изделия путём прессования с последующим спеканием, либо горячим прессованием. Бориды 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 бориды 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 боридов сохранять свои свойства в среде расплавленных металлов позволила, например, использовать бориды циркония в металлургии для изготовления наконечников термопар, что обеспечило возможность автоматического контроля температур стали в мартеновских печах. Перспективно применение боридов 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.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн