Система нитрид - нитрид

Исключая нитрид тантала, нитриды металлов IV и V групп периодической таблицы элементов обладают структурой NaCl (B1). Так же как и карбиды этих металлов, при разнице в периодах решеток менее 15% изоморфные нитриды, если они устойчивы до температуры плавления, дают полную взаимную растворимость. Для неизоморфных пар с нитридом тантала можно ожидать, подобно системе. TiC—WC, значительной растворимости гексагонального мононитрида тантала и лишь очень ограниченного растворения в нем нитридов с кубической решеткой.

Нитриды металлов VI группы, распадающиеся при высоких температурах, не представляют интереса для твердосплавной промышленности и поэтому здесь не рассматриваются.

Образование твердых растворов нитридов металлов IV и V групп периодической таблицы исследовали Дувец и Оделл. Прессованные смеси различных нитридов (кроме пар с нитридами тантала и гафния) прокаливали в атмосфере азота в течение 2—4 час. при температурах выше 2000° в высокочастотной или трубчатой угольной печи сопротивления. Полученные твердые растворы исследованы рентгенографически.

Нитрид титана — нитрид циркония. Спекание при 2600° в течение 3 час. обеспечивает образование непрерывного ряда твердых растворов. Как показано на рис. 81, постоянные решеток ложатся близко к прямой Вегарда, с незначительными отклонениями на плюс.

Нитрид титана — нитрид ванадия. Смесь с 40—70% мононитрида ванадия прокаливали 2 часа при 2425°; остальные составы — при 2125°. Налицо полная взаимная растворимость. Изменения периода рещетки в функции состава (рис. 81) дают линию, близкую к прямой Вегарда (с незначительной выпуклостью).

Нитрид титана — нитрид ниобия. Смеси с содержанием мононитрида ниобия до 50% спекали 4 часа при 2550°; остальные — при 2575°. Система обнаруживает полную взаимную растворимость. Зависимость «постоянная решетки — состав» близка к прямолинейной с незначительными положительными отклонениями от закона Вегарда (рис. 81).

Нитрид циркония — нитрид ванадия. Прокаливание в течение 4 час. при 2375° (частично при 2550°) не привело к образованию непрерывного ряда твердых растворов нитридов циркония и ванадия аналогично системе карбидов этих же металлов. По рентгеноструктурным данным, мононитрид ванадия растворяет менее 1% мононитрида циркония, который растворяет до 5% мононитрида ванадия.

Нитрид циркония — нитрид ниобия. Образцы прокаливали 4 часа при 2550° (для составов с 90% нитрида ниобия уже при 2600° наступает плавление). Значения периода решетки в зависимости от состава показывают очень малые положительные отклонения от прямой линии.

Нитрид ванадия — нитрид ниобия. Эта система дает непрерывный ряд твердых растворов (рис. 81). Однако в образцах, прокаливавшихся 2 часа при 2150°, не наблюдалось четкого расщепления дублета, что, по-видимому, объясняется неполным прохождением в них диффузии. При спекании образцов с 50% мононитрида ванадия уже при 2225° наблюдалось разложение. Отдельные образцы от 20 и 30% нитрида ванадия нагревали вторично до 2400°; однако это не улучшило резкость линий рентгенограммы. Вероятно, в данном случае повлияли загрязнения исходного ванадия.

Нитрид гафния — нитрид титана (циркония, ванадия, ниобия). Эти системы не исследованы. Учитывая незначительную разницу в периодах решеток соответствующих пар, можно предполагать образование в них непрерывного ряда твердых растворов.

Нитрид тантала — нитрид титана (циркония, гафния, ванадия, ниобия). Эти системы пока не исследованы. Гегсагональный нитрид тантала может растворяться в нитридах с кубической решеткой. На стороне нитрида тантала следует ждать очень малой растворимости при значительном влиянии температуры).

Учитывая экспериментальные данные и вероятный характер взаимодействия в не исследованных еще системах с участием мононитридов гафния и тантала, можно составить общую схему образования твердых растворов в системах нитрид — нитрид металлов IV и V групп периодической таблицы элементов, как показано на рис. 82.