Бориды - Самсонов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, поверхностное борирование железа, чугуна и стали приводит к повышению поверхностной твердости, из-
283
носостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости благодаря образованию боридов железа Fe2B и FeB (53].
Бориды кобальта. Бориды кобальта составов Co2B и CoB впервые получены в работах Муассана и Бине дю Жассоне [24]. Диаграмма состояния системы Со — В, построенная впервые Бьюрштремом [24], отражала существование только упомянутых боридов
Со 20 W SO " SO В,ат.%
Рис. 57. Диаграмма состояния системы Со—В [949].
На рис. 57 показана наиболее вероятная диаграмма состояния системы Со — В, построенная по результатам термического, микроскопического и рентгеновского методов анализа сплавов во всем интервале содержаний бора. До содержания 33,3 ат. % В присутствует одно соединение СозВ, плавящееся инконгруэнт-но, и другое, плавящееся конгруэнтно — Co2B с температурой плавления 128O0C Кобальт и Co2B образуют эвтектику. В сплавах с содержанием от 33,3 до 100 ат. % В обнаружено только одно соединение — моноборид CoB, плавящееся при 146O0C [949].
Ранквист [935, 936] установил существование борида кобальта состава Co3B и описал его как соединение, изоморфное Fe3C и Ni3B.
В работах П. Т. Коломыцева [131, 132] методами термического и микроскопического анализов исследована богатая кобальтом часть диаграммы состояния системы Со—В, установлено образование Co3B по перитектической реакции. Co2B плавится с открытым максимумом при 12650C Кроме того, обнару-
284
жбн бориД кобальта ? большим, чем в СоЁ, содержанием бора —так называемая іі-фаза. Предполагается, что по составу трфаза является диборидом CoB2 со структурой AlB2 аналогично описанному ранее бориду железа FeB2 [46]. По аналогии с системой Fe—В можно предположить, что в области высоких содержаний бора возможно существование высокобористой фазы CoBn, образованной на основе твердого раствора кобальта в решетке ?-ромбоэдрического бора.
В системе Со — В достоверно установлено существование трех боридных фаз: Co3B, Co2B и CoB.
Co3B — ромбический с четырьмя формульными единицами в элементарной ячейке, пространственная группа D1^11—Рпта, периоды решетки, A: 0 = 5,223+-5,235, 6 = 6,629-+6,634, с = = 4,408—4,411. Значения периодов решетки свидетельствуют о наличии небольшой области гомогенности у борида Co3B.
. Co2B кристаллизуется в структурном типе CuAl2, решетка тетрагональная с четырьмя формульными единицами в элементарной ячейке, пространственная группа —14/тст, периоды решетки, A: 0-=5,016, с=4,220 [517, 561].
CoB — ромбический, структурный тип FeB, пространственная группа D^1-Рпта, периоды решетки, А: а = 5,253, 6 = 3,043, с= 3,956.
Свойства боридов кобальта. К настоящему времени накоплен довольно большой объем экспериментальных данных по изучению свойств боридов кобальта.
Исследованы магнитные свойства, ЯМР, низкотемпературная удельная теплоемкость, упругие константы, электрофизические свойства, температуры плавления, микротвердость, химическая устойчивость [228, 455, 507, 756, 808, 949, 957]. На основании полученных данных и анализа результатов рентгеносіїект-ральных исследований боридов кобальта [100, 863] сделана попытка описать электронную структуру этих фаз [141]. „ По данным работ [673, 808], Co3B — ферромагнетик, температура, соответствующая точке Кюри 474° С. Температура плавления боридов кобальта Co3B, Co2B и CoB соответственно составляет 1125, 1288 и 1460° С [949], микротвердость всех трех боридных фаз практически одинакова и равна 1145 кГ/мм2, микротвердость т)-фазы высокая — 2575 кГ/мм2 [131].
В работе [141] на образцах боридов кобальта, полученных синтезом из элементов при спекании смеси кобальта чистотой 99,7% и кристаллического бора — 99,5%, исследована температурная зависимость удельного электросопротивления р, коэффициентов теплопроводности X и термо-э. д. с. ia. Результаты измерения свойств при комнатной температуре приведены в табл. 89, температурные зависимости р, К и а — на рис. 58.
285
Анализ полученных Данных свидетельствует о toti, что Co3B, с02в обладают металлическим, характером проводимости, а CoBполупроводниковым. Зависимость удельного электросопротивления от температуры (см. рис. 58) типична для ферромагнитных металлов: с ростом температуры электросопротивление повышается и при переходе через точку Кюри (747° С для Co3B и 429° С для Co2B) [675] ^наклон кривой р(Г) уменьшается. Коэффициент теплопроводности Co3B й Co2B вблизи
{ , ... T г TJgT- I \0\ I I Q 100 W BOO 800 1000 Т,'?,
Рис. 58. Температурная зависимость коэффициента термо-э. с. « , удельного электросопротивления р и теплопроводности X. ферромагнитных боридов кобальта (О *г нагрев; ® — охлаждение, Q и Gi-точки Кюри для С03В и С02В) {141].
точки Кюри имеет минимум, что также характерно для ферромагнетиков [105]. В ферромагнитной области, где Наблюдается быстрый рост электросопротивления є повышением температуры, теплопроводность уменьшается, а после перехода через точку Кюри растет. Подобный ход температурной зависимости удельного электросопротивления и теплопроводности находится H качественном соответствии с требованиями закона Видема-на ^ Франца, что, в свою очередь, указывает на преобладающую роль электронной составляющей в процессе переноса тепла для боридов Co3B и Co2B.
