Борид тантала

13.09.2019

Получение


При электролизе расплава 0,1 Ta2O5 + 2В2О3 + CaO (MgO, LiO2) + CaF2 (MgF2, LiF) или Na2B2O3 + NaF при 980—990° образуется тонкокристаллический металлический осадок состава 89,1—89,4% Ta и 10,3—10,7% В, что соответствует соединению с формулой TaB2 (теоретически 10,68% В). Такое же соединение с 10,5% В выделили при электролизе Нортон с сотр.

При осаждении борида тантала из газовой фазы на раскаленной вольфрамовой нити встретились затруднения. Из смеси TaCl5 + BBr3 + H2 одновременно с боридом осаждается и чистый тантал. Можно сначала выделить из газовой смеси чистый тантал, а затем из смеси BCl3 + H2 бор, получая борид тантала.

Прокаливанием пятиокиси тантала с избытком B2O3 и углерода в графитовом тигле, нагреваемом до 2000° током высокой частоты, можно получить как моноборид, так и диборид тантала.

При исследовании системы тантал — бор Киселинг готовил образцы из смесей чистых исходных порошков тантала и бора (получен восстановлением бромита водородом). Образцы состава до 72% (атомн.) В опекали в высокочастотной вакуумной печи при 1800—1900°, остальные подвергались 100—150-часовому прокаливанию при 1150° в эвакуированной кварцевой трубке.

Спеченные бориды тантала можно получать при 1565—2050° в атмосфере разреженного аргона. Борид предположительного состава Ta3B был получен при прокаливании смеси Ta2B + Ta в вакууме 1950° с последующей закалкой. (Взаимодействие W2B с Ta при 1980° приводит к образованию наряду с вольфрамом и моноборидом тантала также и фазы Ta3B).

Горячее прессование смеси гидрида тантала с бором позволяет получать все известные бориды тантала. При исходной шихте из карбида тантала и бора (или карбида бора) образуется только диборид тантала.

Система тантал — бор


По данным рентгенографических исследований, Кисслинг установил наличие в этой системе ряда вполне определенных промежуточных фаз. Растворимость бора в металлическом тантале незначительна и изменяется с температурой (a-фаза). Постоянная кубической объемноцентрированной решетки чистого тантала (а = 3,03 А) увеличивается в сплаве с 10% (атомн.) В в зависимости от температуры закалки до 3,09 А (закалка до 950°), 3,313 А (1170°) и 3,321 А (1270°). Точную границу а-фазы определить трудно ввиду медленно устанавливающегося равновесия.

При дальнейшем увеличении содержания бора возникает в-фаза, при более же высоком содержании бора на рентгенограмме заметны уже линии у-фазы. Из-за медленно устанавливающегося равновесия при низких температурах, т. е. в области устойчивости в-фазы, ее не удается получить в чистом виде. в-фаза имеет тетрагональную кристаллическую структуру CuAl2 (С 16) и изоморфна Mo2B и W2B. Возможно, что ее состав также определяется формулой Ta2B.

При 50% (атомн.) В образуется орторомбическая у-фааа с узкой областью гомогенности, подобная бор иду CrB. Это, вероятно, моноборид тантала.

При еще большем содержании бора образуется орторомбическая 8-фаза состава Ta3B4. В рентгенограммах сплавов с содержанием более 58% (атомн.) В обнаруживаются линии s-фазы с областью гомогенности в пределах 61—72% (атомн.) [по Бреверу 64—(72% (атомн.)]. Эта фаза обладает простой гексагональной решеткой AlB2 (С32), представляет собой диборид тантала и изоморфна диборидам хрома и металлов IV и V групп периодической таблицы элементов. Структура этой фазы изучена Нортоном с сотр.

Бревер с сотр. подтвердили наличие указанных четырех промежуточных фаз и нашли, кроме того, пятую с примерным составом Ta3B, устойчивую лишь при весьма высоких температурах (линии этой фазы удается проследить лишь на образцах, резко закаленных от 1950° в вакууме) и распадающуюся при охлаждении на тантал и Ta2B.

Фазы Ta2B ((3) и Ta3B4 (b) также имеют ограниченную температурную область существования. Только моноборид (у) и диборид (s) тантала устойчивы вплоть до расплавления.

Свойства


Диборид тантала (10,68% В) — серый металлический порошок. При получении электролизом он дает хорошо сформированные серые кристаллики с металлическим блеском. He растворяется в соляной и азотной кислотах и царской водке. В смеси серной и плавиковой кислот медленно растворяется при нагреве. Окисляется на воздухе при температуре красного каления. Активно растворяется в гидроокисях, карбонатах, бисульфатах и перекисях щелочных металлов.

Структура и параметры решеток:

Ta2B — тетрагональная; а = 5,778 А; с = 4,864 А;

TaB — орторомбическая;

а = 3,276 А; b = 8,669 А; с = 3,157 А. В предположении, что элементарная ячейка содержит 4 молекулы, расчетная плотность 14,9 г/см3 (пикнометрический удельный вес 14,0 г/см3);

Ta3B4 — орторомбическая;

а = 3,29 А; 6 = 14,0 А; с = 3,13 А. Предполагая наличие в элементарной ячейке 2 молекул, можно определить расчетную плотность в 13,69 г/см3 (пикнометрическая 13,5 в/см3);

TaB2 — простая гексагональная; а =3,078 А; с = 3,265 А (по Нортону а = 3,088 А; с = 3,241 А; расчетная плотность 12,60 г/см3; пикнометрический уд. вес 11,70 г/см3). Сопоставление данных Кисслинга и Бревера об изменениях периодов решетки диборида в пределах области гомогеяности дает следующую картину, А:
Борид тантала

Температура плавления диборида тантала около 3000°. Теплопроводность 0,026 кал/см*сек*град. Диборид тантала плохой проводник; при комнатной температуре удельное сопротивление составляет 86,5 мком*см, при минус 80° 79,5 мком*см. Глезер приводит для диборида значение 68, для моноборида тантала — около 100 мком*см.

До 1,29—1,32° К не обнаружена сверхпроводимость TaB, Ta3B4 и TaB2.

Эмиссионные свойства борида тантала изучали Гольдватер, Хеддед и Морган.


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