Нитрид урана

Данные первых исследований о существовании только мононитрида урана несостоятельны; сейчас известны, кроме того, нитриды U2N3 и UN2. Мононитрид урана можно получать при взаимодействии урана или гидрида урана с азотом или аммиаком или же разлагая нитриды более высокого состава в вакууме, соединяя их с металлом или восстанавливая водородом.

Нитрид U2N3 получают в результате прямого взаимодействия урана или гидрида урана с азотом или аммиаком или же восстанавливая водородом динитрид урана (UN2). Динитрид урана был получен при реакции урана с азотом под давлением 126 ат.

Система уран — азот исследована рентгенографически. Растворимость азота в металле не обнаружена. Мононитрид урана имеет кубическую гранецентрированную решетку (тип NaCl) с постоянной а = 4,880 А. Расчетная плотность 14,32 г/см3. Фаза U2N3 — кубическая объемноцентрированная (тип Mo2O3, D53), а = 10,678 А, расчетная плотность 11,24 г/см3. Граница фазы со стороны урана весьма резкая; при увеличении содержания азота наблюдается постепенный переход к структуре денитрида UN2, причем до состава UN1,75 сохраняется прежняя решетка и уменьшается лишь ее период до а = 10,580 А .

Азотизация под давлением 126 ат приводит в области концентраций азота 55—66% (атомн.) к образованию двух фаз UN и UN2. Последняя имеет гранецентрированную кубическую решетку (тип флюорита) с периодом а = 5,31 А. В чистом виде (без примеси мононитрида) эту фазу получить трудно. Это и понятно, так как распад U2N3 = UN + UN2 связан с уменьшением объема элементарной ячейки на 13%.

По данным Чиотти, лишь мононитрид урана (температура плавления 2650 ± 100°) устойчив при повышенных температурах. Термодинамические величины приведены в работах.

Из порошка мононитрида урана прессованием (4—5 т/см2) и спеканием (в вакууме 2000—2100°) получают жаростойкие изделия (тигли и др.).

Использование предварительно спеченных заготовок позволяет снизить линейную усадку при окончательном спекании до 3 %. Кажущаяся плотность таких небольших тиглей достигает 12 г/см3 (пористость около 16%). Пористость больших спеченных изделий составляет 23—30%.

Одно из применений нитрида урана состава UN1,5—UN1,75 — очистка азота от кислорода. Нитрид нужного состава получают, пропуская аммиак или азот над стружкой металлического урана при 800°; нагретый до 500—600° такой нитрид активно поглощает кислород из азота.