11.10.2019
Обустроить чердачное помещение с комфортом несложно, сложнее обеспечить там достаточно света. Если вы хотите обзавестись окном на...


11.10.2019
Blockchain признана одной из прорывных информационных технологий нашего времени. Более 8 лет истории этой сети неразрывно связаны...


11.10.2019
Для любого предприятия, которое использует в работе различные машины, важной составляющей бесперебойной деятельности считается...


10.10.2019
Современный рынок недвижимости в Москве переполнен предложениями. Тут можно свободно купить квартиры различной площади в центре...


10.10.2019
Профлист – универсальный износостойкий материал. Кровельный профнастил используется при создании крыши, стеновой при возведении...


10.10.2019
Теперь совместить отдых с долгосрочной инвестицией стало проще. Воспользовавшись услугами специалистов, можно приобрести не...


Борид циркония

13.09.2019

Получение


Впервые борид циркония состава Zr3B4 (13,66% В) был получен спеканием смеси циркония и бора. Применялось также высоковакуумное спекание с последующей переплавкой в дуговой печи; полученный продукт содержал 12,3—12,5%, но не был проверен на однородность. Аналогичный борид (13,4—13,8 В, 85,8—86,3% Zr) был получен электролизом расплавленной соли состава: 0,25% ZrO2 +2В2О3 + MgO(CaO, Li2O) + MgF2(CaF5, LiF) при 990—1050° в виде металлических кристалликов. Таким же путем удалось выделить на катоде диборид циркония (19,4 % В).

Спекание смесей металла, с бором в трубчатой вольфрамовой печи при 1800—2000° позволило получить моно- и диборид циркония.

Из газовой фазы (ZrCl4+BBr3+Н2), свободной от азота, удается осадить на раскаленной нити при 1730—2530° тонкокристаллические отложения борида циркония, состоящие из кубиков серо-стального цвета. Химический анализ этого продукта не проводился; однако рентгенографически установлено, что получена фаза, явно отличная и от циркония и от бора. Кроме того, сильное увеличение электропроводности также указывает на образование борида.

Тем же методом, но из газовой смеси хлоридов и водорода при 1700—2500° были выделены отложения борида циркония.

Мак-Кенна получил борид циркония, воздействуя на окись циркония избытком В2O3 в присутствии углерода (2000°, графитовый тигель, высокочастотный нагрев). Этот продукт содержал 78,55% Zr, 18,15% В, 1,89% С и кремний. После добавления B2O3 и повторного отжига в электрической вакуумной печи при 1530° конечный продукт содержал лишь 1,09% С и, по-видимому, представлял собой диборид циркония (теоретически 19,2% В). Таким же путем получили диборид циркония с 18,9% В Нортон с сотр.

Киослинг сплавил в высокочастотной печи чистый цирконий (99%) с чистым бором в вакууме; Бревер с сотр. спекали смеси порошков в атмосфере разреженного аргона при 1600°. Взаимодействие борида вольфрама W2B с цирконием также приводит к образованию диборида циркония.

Безуглеродистый борид циркония был получен при взаимодействии металлического циркония с карбидом бора и B2O3. В качестве исходной шихты применяют также окись циркония и карбид бора.

При горячем прессовании смесей из гидрида циркония и бора можно получить бориды циркония ZrB, ZrB2 и ZrB12; при прессовании же смесей из карбида циркония и бора (или карбида бора) образуется лишь диборид циркония.

Система цирконий-бор


Рентгенографическое исследование этой системы проведено Кисслингом. Альфа-цирконий растворяет до 12% (атомн.) В, причем периоды решетки увеличиваются от а = 3,229 А, с = 5,139 А до а = 3,249 А, с = 5,203 А. Малые примеси бора сильно повышают твердость циркония.

Единственное обнаруженное промежуточное соединение — диборид циркония с узкой областью гомогенности. Его структура — простая гексагональная решетка типа AlB2 (С32) с одной молекулой в элементарной ячейке. Слои атомов бора перемежаются слоями атомов циркония. Диборид циркония изоморфен другим диборидам металлов IV и V групп периодической системы элементов.

Эксперименты Бревера с сотр. показали, что смеси с 60—75% (атомн.) Zr хорошо спекаются за 8 мин. при 1500°; это указывает на наличие эвтектики ZrB2+Zr с температурой плавления много ниже точки плавления циркония, что недавно подтвердили Глезер и Пост. Построенная ими фазовая диаграмма указывает на наличие эвтектик: Zr+ZrB2 при 3% В и 1760°, ZrB2+ZrB12 при 38% В и 2320° и, наконец, ZrB12+B при 70% В и 1860°. Кроме того, обнаружена фаза ZrB с очень узкой областью существования, устойчивая лишь при температуре 800—1250°. В предыдущих работах Пост и Глезер исследовали структуру борида ZrB12, отметив ее изоморфность структуре UB12, и структуру моноборида.

Свойства


Моноборид циркония обладает кубической гранецентрированной решеткой (NaCl, B1) с периодом решетки 4,65 А и расчетной плотностью 6,7 г/см3. Измеренный удельный вес 5,7 г/см3; твердость в пределах 69—72 RА; электрическое сопротивление при комнатной температуре 30—35 мком*см.

Диборид циркония (19,2% В) — тонкокристаллический, серый металлический порошок. Слабо реагирует с соляной кислотой, более активно с азотной кислотой, царской водкой и смесью серной и азотной кислот, а при нагреве и с серной кислотой. Легко растворяется в расплавах карбонатов, бисульфатов и гидроокисей щелочных металлов; бурно реагирует с перекисью свинца и натрия.

Диборид циркония изоморфен дибориду титана и имеет простую гексагональную решетку с периодами а = 3,170 А, с = 3,530 А. Плотность — 6,17 г/см3; расчетная величина 6,09 г/см3. Твердость по шкале Mooca — 8, а по Роквеллу, шкала А, 87—89. Микротвердость при нагрузке 50 г 2200 кг/мм2. Температура плавления 2990 ± 50° (по данным Глезера на 50° выше). Теплопроводность при 200° 0,0550 кал/см*сек*град.

Электрическое сопротивление при 20°—9,2 мком*см при температуре жидкого воздуха 1,8 мком*см. Борид циркония является таким образом хорошим проводником при низких температурах, причем его сопротивление равно удельному электрическому сопротивлению меди при комнатной температуре. Спеченные штабики с 15%-ной пористостью показывают сопротивление 38,8 мком*см; по последним данным, эта величина сильно зависит от режима спекания. Горячее прессование при 2865° в течение 3 мин. позволяет получить весьма плотные образцы с удельным электросопротивлением от 9 до 11 мком*см. При 2,8—3,2° К диборид циркония обнаруживает сверхпроводимость; однако более поздние работы этого не подтвердили даже при 1,67° К. Эмиссионная способность диборида циркония исследована Гольдватером с сотр.

Прочность диборида циркония также сильно зависит от режима спекания. При относительной плотности горячепрессованных образцов в пределах 0,870—0,955 предел прочности при изгибе соответственно изменялся от 5,6 до 17,5 кг/мм2.

Средний коэффициент линейного расширения в интервале 0—1000° составляет 5,5*10в-6°C.

Додекаборид циркония ZrB12 изоморфен UB12, обладает гранецентрированной кубической решеткой с постоянной а = 7,408 А, расчетной плотностью 3,63 г/см3, удельным весом 3,7 г/см3. Структура этого борида схематически показана на рис. 11.

Твердость борида ZrB12, измеренная на горячепрессованных образцах, составила 92—92,5 единиц RА. Температура плавления 2680°. Теплопроводность при комнатной температуре 0,029 кал/см*сек*град; удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре 60—80 мком*см. Положительный температурный коэффициент электрического сопротивления и значения отношения Видемана — Франца указывают на металлический характер додекаборида циркония.


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