Система магний-азот

02.11.2019

При окислении магния на воздухе образующаяся пленка или окалина почти целиком состоит из MgO. Взаимодействие магния с азотом изучено сравнительно слабо, хотя известно, что при этом образуется нитрид, которому обычно приписывают формулу Mg3N2. Теплота образования этой фазы значительно меньше, чем MgO, откуда ясно, почему при нагревании на воздухе магний в основном реагирует с кислородом. Согласно данным Неймана и др., реакция между азотом и магнием при атмосферном давлении начинается в области 660—700°С и резко усиливается при 1000°C.

Таким образом, образование нитрида становится заметным лишь после того, как металл расплавлен. Аналогичные эффекты обнаружены и в атмосфере аммиака, но там реакция протекает еще быстрее.

Образующийся нитрид исследовали путем точного взвешивания и химического анализа; было найдено, что содержание азота в продукте реакции желтоватого цвета даже при высоких температурах образования (приблизительно 1000°C) не превышает 26,5%, тогда как теоретически содержание его должно составлять 27,74% N. Таким образом, возможно, что в нитриде имеется дефицит атомов азота. Нейман и его сотрудники обнаружили, однако, вокруг края платинового тигля, использованного в работе, бесцветные кристаллы Mg3N2, образованные в результате реакции паров магния с азотом. Возможно, поэтому, что желтый цвет кристаллов Mg3N2, о котором указано в литературе, обусловлен влиянием вакансий на оптические свойства.

По данным Неймана и его сотрудников, теплота образования Mg3N2 для реадкции
Система магний-азот

равна 116 ккал/моль, или, точнее, 115,1 ккал/моль.

Mg9N2 имеет кубическую структуру типа Sc2O3 и изоморфен с аналогичными соединениями Mg3P2 и Mg3As2. Период решетки а = 9,95 А.

Лафит и Грандадам исследовали взаимодействие магния с азотом при более низких температурах. С этой целью образцы магния помещали в струю азота или аммиака давлением в одну атмосферу и измеряли электрическое сопротивление их в зависимости от температуры или от времени при постоянной температуре. Ими исследовалась лишь область температуры, в которой магний находится в твердом состоянии. Было найдено, что кривые зависимости сопротивления от температуры хорошо обратимы. Это показывает, что в исследованной температурной области химическая реакция между магнием и азотом незначительна. В основном происходит физическая адсорбция на поверхности. Однако на кривых зависимости сопротивления от температуры для чистого магния при 285° С обнаружены аномалии. Авторы предположили, что это связано с наличием у магния какого-то неизвестного перехода, однако на основании других фактов существование этого перехода маловероятно. Впоследствии Лафит снова рассмотрел этот вопрос и изучил скорость адсорбции азота нагретым магнием. Автор нашел, что скорость адсорбции и температура, при которой адсорбция становится значительной, чувствительны к давлению газа и к скорости нагрева, а особенно — к предварительной выдержке на воздухе, при которой образуется когерентная пленка окиси) или гидроокиси.

При использовании аммиака аномалия снова наблюдалась при температуре 275° С. Это явление и соответствующая аномалия при 285° С на кривых зависимости электрического сопротивления от температуры до сих пор не получили однозначного объяснения.

Таким образом, система Mg—N представляет для металлургов ограниченный интерес. Азот, содержащийся в отливках магниевых сплавов в виде включений, ухудшает механические свойства металла. Из-за коррозии включения, содержащие азот, более опасны для металла, чем включения окисные, поскольку, находясь на поверхности, они реагируют с влагой, образуя аммиак и "порошок гидроокиси магния Mg(OH)2. Однако значительное загрязнение магниевых сплавов азотом, по-видимому, возможно лишь в тех случаях, когда азот взаимодействует с расплавом при сравнительно высоких температурах.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна