Бориды - Самсонов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Недавно проведено систематическое исследование смачивания боридов металлов IV—VI групп переходными металлами группы железа и непереходными металлами 16—V6 подгрупп; изучена кинетика взаимодействия в этих системах, рассчитаны работы адгезии и межфазная поверхностная энергия, исследованы температурные и временные зависимости краевого угла смачивания [459, 460].
Обзор полученных результатов, приведенных в табл. 22, обнаруживает различный характер смачивания боридов металлов IVa—VIa подгрупп расплавленными металлами. Эти различия определяются электронным строением, структурой и прочностью химических связей контактирующих фаз.
6 Зак. 1305
81
Таблица 22
Краевой угол смачивания, град
БОрид Смачива- Температура, 0C Работа Молярная работа адгезии
ющий > адгезии, эрг/см'
елемент в вакууме в аргоне ккал/моль
TiB8 Cu 1100—1300 143—124 596 7,55
ZrB2 Cu 1100—1300 — 135—132 452 5,85
NbB8 Cu 1100—1300 -— 109—95 910—1914 11,7—24,8
CrB2 Cu 1100—1300 — 26-15 2646 31,5
Mo2B6 Cu 1000 і— 0 — —
W2B6 Cu 1000—1200 — 104—93 1280 22,0
TiB8 Qa 800 115 —, 407 5,18
ZrB8 Ga 800 117 386 5,08
NbB8 Ga 200—500 109—101 — 575 7,53
CrB2 Ga 200—500 128—123 —, 322 3,8
TiB8 In 300—500 —і 124 246 3,14
ZrB2 In 300—500 114 330 4,34
HfB8 In 300—500 114 ^_ 330 4,75
NbB2 In 300—500 133 —w 177 2,32
TaB8 In 300—500 —• 117 305 4,37
CrB2 In 300—500 —, 100—97 462—670 3,36—7,9
W2B6 In 300—500 г- 130 199 3,4
TiB8 Si(Kp) 1500 — 15 1690 21,2
W2B6 Si(Kp) 1500 — 22 1650 28,2
ZrB2 Ge 1000 —і 102 476 6,2
HfB8 Ge 1000—1100 141—140 — 140 2,0
NbB8 Ge 1000 60 900 11,8
NbB2 Ge 1000 — 66 860 11,2
CrB8 Ge 1000—1200 126—23 1150 13,7
Mo2B8 Ge 1000 28 — ИЗО 15,0
Mo2B5 Ge 1000 28 ИЗО 15,0
W2B6 Ge 1000—1200 128 318 5,42
TiB2 Sn 250 114 328 4,1
ZrB2 Sn 250—600 _ 101 364 5,2
NbB8 Sn 250—600 102 438 5,7
CrB8 Sn 250—600 — 100 458 5,4
Mo2B6 Sn 250—500 - 100—92 458 6,1
W2B6 Sn 250—800 - 100—92 581 6,21
TiB2 Pb 350—800 - 106 348 4,35
NbB8 Pb ' 350—800 - 125 204 2,67
CrB2 Pb ' 350—800 -. 124 210 2,5
TiB2 Bi 320 ,- 141 107 3,3
NbB8 Bi 320 - ПО 316 4,3
W8B6 Bi 320 — 128 254 2,7
TiB8 Al 900—1250 140—38 402—1700 3,38—13,8
ZrB8 Al 900—1250 106—60 — 709—1645 10,1
HfB2 Al 900—1250 134—60 — 279—1645 3,9—23,2
NbB2 Al 900—1250 125—0 — 388—1828 5,16
TaB2 Al 900—1250 138—0 _ 235—1828 3,36
CrB2 Al 900—1250 107—0 _ 646—1828 7,7—22,4
Mo4B6 Al 900—1250 134-0 —¦ 279—1828 3,71—24
82
краевые углы и энергетические характеристики смачивания боридов расплавленными элементами 16—V6 подгрупп и переходными металлами
триады железа
Продолжение табл. 22
Краевой угол смачи-
Борид Смачива- Температура, вания град Работа Молярная работа адгезии
ющий эле- адгезии.
мент в вакууме в аргоне эрг/см' ккал/моль
TiB8 Fe 1550—167Q 62 92 2620 33,0
ZrB8 Fe 1550 72 102 2350 30,9
HfB2 Fe 1550 100 98 1461 20,5
VB8 Fe 1400 17 —. 3480 43,1
NbB2 Fe 1450 0 31—0 3500 45,0
TaB2 Fe 1500 0 0 3500 45,0
CrB2 Fe 1540 30 — 3300 38,4
Mo2B6 Fe 1540 0 — 3500 74,1
W2B6 Fe 1550 0 0 3500 60,1.
TiB2 Ni 1480—1600 20 72 3200 40,8
ZrB2 Ni 1480—1600 65 78 2430 31,8
HfB2. Ni 1480—1600 99 99 1430 20,0
VB2 Ni 1450 0 0 3500 43,4
NbB8 Ni 1450 — 24 2450 31,7
CrB2 Ni 1450 20 21 3310 38,4
Mo2B8 Ni 1450 0 0 —<
W2B6 Ni 1450 4 _ч 3400 58,1
TiB2 Со 1500—1600 20 64 3500 40,0
ZrB2 Со 1500—1600 63 81 2640 34,7
CrB2 Со 1500 15 28 3550 41,0
Mo2B6 Со 1500 ,— 22 — 74,2
W2B8 Со 1600 19 94 60,0
VB2 Со 1500 0 0 —. —
NbBa Со 1500 0 0 3460
T3B2 Со 1500 0 0 3500 -
Вкр Fe 1550 45 3060 16,9
Ni 1450 15 3560 19,5
электронное строение боридов переходных металлов
Бор при образовании боридов проявляет все многообразие структур: в низших боридах (по содержанию бора) атомы бора изолированы друг от друга, в высших — атомы бора образуют прочные ковалентные связи. Такое поведение бора объясняется" специфическим электронным строением самого атома бора. Атомы бора в изолированном состоянии имеют структуру внешних валентных электронов 2s22pl [668, 670]. Наличие одного неспасенного электрона, обладающего тремя р-функциями связи [182], приводит к образованию электронных конфигураций различной степени устойчивости.
Имеется много теорий, по-разному объясняющих вклад ко-валентной и металлической составляющих в энергию связи и физические свойства боридов.
6* 83
Есть модели, в которых основную роль играю+ атомы бора как доноры электронов [645, 755, 769], и такие, в которых электроны атомов бора принимают активное участие в организации жестких ковалентных связей [130, 185, 616,- 618^ 762, 977].
В работе [755] предполагают, что электроны бора заполняют d-полосу металла, приводя к стабилизации гексагональной структуры MeB2 без резко выраженных связей между атомами бора. В d-полосу металла, перекрывающуюся с s-полосой, атом бора передает три свободных электрона.
В работе [383] для оценки способности и организации электронного коллектива вводится понятие донорно-акцепторного взаимодействия, характеризующегося отношением l/nN (акцепторная способность). Используя критерий 1/nN и исходя иа заполнения d-полосы металла электронами бора, авторы [185] предлагают объяснение экспериментальных данных по эффекту Холла, электросопротивлению и термо-э. д. с/ боридов [185]. Робине [923] и Кисслинг [771] также считают, что донорная способность атомов бора играет существенную роль в организации электронного коллектива при образовании борида.
