Бориды - Самсонов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
96
% работе [25] осуществлен самораспрост^^щюдщщся ВЫСО-^температурный .синтрз (CRC) ~їїибприггов Ti, Zr, Hf, Nb, Та, Cr, моноборидов V, Nb, Та, Cr, Mo и додекаборида циркония ZrBi2. Этот вариант синтеза боридов основан на использовании только тепла экзотермического взаимодействия исходных реагентов; образование соединений происходит в режиме горения и характеризуется наличием узкой, ярко светящейся зоны, перемещающейся по смеси от места локального инициирования реакции путем передачи тепла от нагретых слоев к холодным. Объектами горения являются прессованные цилиндрические образцы из смесей металла и бора диаметром 0,5—2 см и высотой до 2 см, с размером частиц металла меньше 50 мкм и бора около 0,1 мкм, чистота исходных металла и бора соответственно 99 и 98%; «горючим» в этом процессе является металл, а «окислителем»— бор в твердом или газообразном состояний!
Горение большинства смесей проходит быстро. При скоростях перемещения фронта горения по прессовке от 0,4 до 12 см/сек время синтеза борида не превышает нескольких секунд.
[Плотность смеси, соотношение исходных компонентов, размеры частиц металла и бора влияют на протекание процессов горения и на состав получаемых продуктов. Температуры горения в ряде случаев повышаются настолько, что необходимо введение в исходные смеси «разбавителя» для снижения температуры. В качестве разбавителя используют готовые бориды.
В табл. 27 приведены результаты исследования влияния плотности прессованных смесей металла и бора, диаметра прес-
Таблица27
Влияние некоторых параметров метода CBC на получение диборидов циркония и ниобия
Борид Относительная плотность Диаметр, см Содержание разбавителя, масс. % Содержание свободного бора, масс. %
ZrB2 0,25 0,13
0,45 — _ 0,07
0,5 — — 0,09
0,58 — _ 0,11
— — 10 0,1
— — 20 0,09
— — 40 0,11
NbB2 0,21 — _ 0,24
0,4 — _ 0,145
0,46 — _ 0,14
0,5 — _ 0,1
— 0,5 — 0,12
— 0,7 — 0,2
1.0 0,15
7 Зак. 1305
97
совок, содержания разбавителя на присутствие в конечных боридах свободного бора. Из этих данных следует, что влияние отмеченных факторов несущественно. Увеличение диаметра прессовок не вызывает ухудшения химического состава борида, что является весьма важным фактором при разработке промышленной технологии получения боридов методом CBC
Полученные методом CBC бориды обладают хорошо сформированными структурами, периоды решеток удовлетворительно согласуются с табличными данными. В табл, 28 приведены ре-
Таблица 28
Режимы горения и химический состав некоторых боридов, полученных методом CBC
Адиабатическая темпе- Химический состав о
Состав ратура горения, 0K борида, масс, % Период решетки, А
исходной
смеси чистой смеси с раз- Me ВОбщ Всвоб
смеси бавителем а ь с
ТІ+2В 3193 69,2 31,3 3,023 3,230
Ті+В — _ 82,0 18,2 <— 6,095 3,064 4,57
Zr+2B 3313 2940—2350 79,8 19,05 0,1 3,169 — 3,518
Щ+2В 3523 — 89,15 10,7 0,12 3,158 3,485
Nb+2B 2330 2190—1990 81,8 18,45 0,17 3,119 — 3,288
Nb+B — — 90,1 9,87 — 3,284 8,63 3,15
зультаты исследования метода CBC для получения некоторых боридов.
{Большим преимуществом осуществления синтеза боридов из исходных компонентов в режиме горения по методу CBC является высокая скорость протекания процесса, бестигельность метода^ проведение его в вакууме, что в принципе обеспечивает высокую чистоту конечных продуктов.
Особенно важна в этом методе его экономичность: реакция боридообразования не требует внешнего притока энергии (Только на поджог смеси) и есть возможность получения больших количеств борида}
Метод CBC боридов требует дальнейшего развития в направлении разработки промышленных режимов непрерывного цикла.
В последние годы начинает успешно развиваться техника кристаллизации боридов из жидкого металла. В работах [74, 304] исследовалась возможность выращивания монокристаллов тугоплавких соединений синтезом из элементов в расплаве цинка.
Бориды переходных металлов IV—VI групп периодической системы получены спонтанной кристаллизацией йри медленном охлаждении их растворов в расплаве, содержащем стехиометри-
98
ческие соотношения переходных металлов и бора. Расплав цинка с исходными компонентами нагревают в кварцевых ампулах до 907°С (Температура кипения цинка), выдерживают при этой температуре 2 ч, затем охлаждают со скоростью 0,3—3 град/мин. Соотношение количества цинка и стехиометрической смеси (Me-f-xB) варьировалось от 35:1 до 20:1. Порошок готового борида отмывался от цинка в соляной (1 : 1) или азотной кислоте.
• Бориды, полученные описанным методом, не имеют четкой морфологической огранки — это либо чешуйчатые гранулы, либо мелкозернистые выделения в форме извилистых лент/
Кристаллы диборида титана имели размер около.200 мкм, кристаллы других боридов ^-г-еще более мелкие.-Замечено, что с уменьшением скорости охлаждения цинкового расплава увеличивается размер кристаллов. Показано, что реакция синтеза, боридов в расплаве цинка характеризуется более низкой энергией активации, чем непосредственная реакция между элементами. Это весьма важная характеристика процесса, свидетельствующая о том, что можно использовать в данном случае низкие температуры и короткие времена реакции. Недостатками описанного метода являются одновременно протекающие процессы образования интерметаллидов и загрязнение боридов примесями, вносимыми из жидкого металла. ¦ -j.
