Бориды - Самсонов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Физические свойства боридных фаз рения изучены мало. В работе [294] измерен коэффициент термо-э. д. с. сплавов рения с бором неопределенного фазового состава с содержанием 30—40 и 60—66 ат.% В. Коэффициент термо-э. д. с. этих сплавов
18 Зак. 1305
273
соответственно равен 6—7 и 3—4 мкв/град. Делается прёДЙоЛб-* жение, что такое изменение термо-э.д. с. может быть связано С переходом к более упорядоченной структуре.
К. И. Портной и др. [356] измерили микротвердость ,борид-ньгх фаз рения. Re3B и Re7B3 имеют близкие значения микротвердости; у ReB2 микротвердость высокая (3100 кГ/жж2) (см. табл. 85),
Известно, что рений наряду с европием, танталом и 'мате-* риалами на основе бора, обогащенного изотопом 10B, являются наиболее эффективными поглотителями в быстрых реакторах. В связи с этим В. Г. Арабеем и др. [7] проведено исследование эффективности поглощения нейтронов его некоторыми сплавами с бором, изучена коррозионная стойкость таких материалов в натрии и их совместимость при нагревании с нержавеющей сталью Х15Н15МЗБ.
Образцы готовились с использованием рения чистотой 99,9%, аморфного бора чистотой 99,5% и бора 80%-ного обогащения по 10B методом синтеза из элементов при 1800° С в вакууме {Qr3 мм рт. ст. Компактные образцы псевдосплавов спекались методом горячего прессования под давлением до 250 кГ/см2 при 1600—1700° С. По данным химического и рентгеновского анализов, образцы псевдосплавов соответствовали составу «ReB3»+ В. -Микротвердость сплавов, измеренная при нагрузке 50 г, составила 2850—3100 кГ/мм2, предел прочности на сжатие 99—-. 112 кГ/мм2, модуль нормальной упругости в зависимости от состава изменялся в пределах (35-7-41) • 103 кГ/мм2, коэффициент теплопроводности в интервале температур 20—650°С равнялся (0,05-г0,06) ¦ Ю-3 кал/(см-сек-град), коэффициент термического расширения 6,5•,1Q-6 град~1 при 20—1000° С, теплоемкость при 20° С 0,045—0,055 кал/'(г• град).
Результаты измерения эффективности рения и его сплавов в отношении влияния их на реактивность, проведенного на быстрой критической сборке, моделирующей реактор БН-350, представлены в табл. 86. Для сравнения приведены данные по эффективности карбида бора, боридов тантала и хрома, а также результаты испытания рения и его сплавов с бором на коррозионную стойкость в натрии.
Эффективность рения И его псевдосплавов примерно в 1,5 раза выше эффективности карбида бора естественного обогащения и раза в три ниже эффективности высокообогащенного карбида бора, но стоимость единицы реактивности композиций Re — В (бор естественный) в несколько раз ниже стоимости высокообогащенного карбида бора.
Коэффициент перехода Kn, равный отношению количества бора, перешедшего в натрий, к содержанию бора в образцах, для сплавов рения с бором несколько выше (см. табл. 86), чем у B4C и TaB2, СгВг, что свидетельствует о меньшей коррозионной стойкости сплавов рения в натрии.
274
Плотность, elсмг
Поглотитель
физическая по '»B
B4C 1,8 0,264
Re 21,0 _
ReBj+B (естественный) 10,0 0,296
TaB8 11,5 0,23
CrB2 5,4 0,28
ReB3+B 10,0 - 1,128
B1C 2,1 1,264
Эффективность
Испытания в натрии при 800" С в течение 500 ч
— .10 • ом-* "относительная В«Сест-=1 Изменение массы Содержание бора в натрии, масс. %
эксп. расч. эксп. • расч. образца, кГ/см* вблизи образца среднее в объеме
—8,75±0,012 —7,55 1,0 0,863 Разрушился 0,19 0,17 0,0274
—14,0±0,69 —14,9 1,6 1,7 — — — —
—13,8±0,6 —14,7 .1,58 1,68 -—0,0523 0,35" 0,25 0,0352
— — -— " . —0,0028 0,064 0,058 0,0105
— — — — —0,0321 0,053 0,043 0,0064
— —39,8 — 4,55 — _ —
—42,5±0,38 —40,2 4,85 - 4,58 — — — —
Результаты микроскопического и микрорентгеноспектраЛь-ного анализов Стальных трубок (из стали Х15Н15МЗБ), находящихся под влиянием псевдосплавов Re — В при 700 и 800° С в течение 500, 5000 и 10000 ч, показали, что происходит перераспределение компонентов стали в поверхностном слое с обра-» зованием соединений состава (Cr, Mo, Ni)4B3 и (Cr, Ni, Mo)5B4, что, в свою очередь, приводит к изменению механических свойств стальных стержней.
По данным работ [356, 362], плавленые образцы боридов рения слабо корродируют во влажном воздухе, а спеченные, нерасплавившиеся образцы гигроскопичны и разрушаются при длительном хранении на воздухе.
Методы получения боридов рения описаны в ряде работ [587, 727]. В работе [294] сплавы рения с бором приготавливались спеканием смесей рения с бором при 1900° С в расчете на образование химических соединений составов Re4B, Re2B, ReB, Re3B4, Re2B3, ReB2 и Re2B5.
Показано, что происходит образование двух соединений (у и у') в областях 20—35 и более 40 ат.% В, идентичных описанным позже [559, 561] боридам составов Re/B3 и ReB2. В работах Аронссона [553, 554] бориды рения Re3B, Re7B3 и «ReB3» получены дуговой плавкой. Биндер [587] синтезировал диборид per ния ReB2 спеканием смеси металла и бора в вакууме при температуре выше HOO0C в алупдовом тигле.
В работе [567] диборид рения получен при взаимодействии рения с нитридом бора в интервале температур 1300—1800° С по реакции
Re + 2BN = ReB2 + N2.
