Система магний-бор

Бор является относительно электроотрицательным элементом, поэтому можно ожидать, что при сплавлении его с магнием наряду с твердыми растворами образуются бориды магния. Поскольку атомный диаметр бора (приблизительно 1,7—1,8 kX) значительно отличается от атомного диаметра магния, маловероятно образование твердого раствора типа замещения; скорее следует ожидать образование твердого раствора типа внедрения.

В литературе имеется очень мало данных о системе Mg—В. В ранних работах было показано образование различных соединений магния с бором, однако использованные методы исследования можно считать неудовлетворительными. Наиболее удовлетворительные результаты, по-видимому, недавно получены Расселом и др. Авторы получили ряд сплавов Mg—В совместным прессованием под давлением 6,25 кг/мм2 свежеприготовленных тонких волокон магния и бора чистотой более 99%. Согласно спектральным данным, в боре содержалось менее 0,1% Si и менее 0,01% Fe. Спрессованные цилиндрики нагревали в цилиндрических стальных тиглях, покрытых внутри окисью магния или листовым танталом и помещенных в атмосферу аргона. Затем из образцов в минеральном масле приготавливали порошки для рентгеновского исследования. Рассел и его сотрудники обнаружили, что при уменьшении содержания магния в сплаве на рентгенограммах наряду с отражениями от решетки магния появлялись и становились все более интенсивными дифракционные линии другой фазы. В работе не указано, измерялись ли периоды решетки, так что неизвестно, как изменяются размеры элементарной ячейки магния при растворении в нем бора.

На рентгенограмме сплава состава MgB2 присутствовали только линии второй фазы; сплав данного состава полностью растворялся в разбавленной соляной кислоте. С увеличением содержания бора в сплаве (сверх стехиометрического состава MgB2) растворимость сплава в разбавленной соляной кислоте уменьшалась и увеличивалось содержание нерастворимой фракции, соответствующей составу MgB4. Рентгенограмма этой фазы отлична от рентгенограммы MgB2, а при промежуточных составах всегда наблюдаются линии обеих фаз.

Таким образом, существование фаз MgB2 и MgB4 в системе Mg—В считается установленным. В системе были обнаружены также две другие фазы, имеющие различные системы линий, однако точный состав этих фаз не определен.

Соединение MgB2 имеет примитивную гексагональную элементарную ячейку с периодами а = 3,084±0,00,1 А и с = 3,522±0,002 А. По измеренной плотности, равной 2,667 г/см3, установлено, что в элементарной ячейке содержится одна «молекула» MgB2. Атомы бора образуют гексагональные сетки, в которых расстояние В—В равно 1,780±0,001 А.