Бориды - Самсонов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
159
жением свободной поверхностной энергии на границе жидкий цинк—твердый бор в результате абсорбции.
При контакте аморфного бора, обладающего большой удельной поверхностью (7—40 м2/г), с цинковым расплавом в результате абсорбции цинка бором и внедрения атомов цинка в решетку бора образуется сплав с содержанием цинка 19—20 масс.%, что соответствует примерному составу ZnB2o_24- В работе предполагается, что получено индивидуальное соединение ZnB„22, образование которого можно объяснить абсорбцией цинковых паров либо абсорбцией цинка из жидкой фазы, а зависимость содержания цинка в боре от температуры расплава связана с изменением константы скорости химической реакции с температурой.
Сравнение межплоскостных расстояний (табл. 53) рентгеновских отражений зонноплавленого бора и ZnB~22, а также значений микротвердости (микротвердость ZnB~22 равна 3511 ±211 кГ/мм2 при нагрузке на индентор 30 Г; это значение очень близко к микротвердости зонноплавленого бора 3428±61 кГ/мм2) вызывает сомнение относительно существования индивидуального химического соединения бора с цинком.
Исследование химических свойств ZnB~22 показало отсутствие избирательной растворимости сплава в различных химических реагентах (табл. 54), на основании чего все же делается вывод [136] о получении индивидуального химического соединения бора с цинком.
Имеющиеся в сообщении [136] противоречивые данные о свойствах сплава условного состава ZnB^22 требуют дальнейшего уточнения для доказательства возможной индивидуальности полученного соединения.
Глава V
БОРИДЫ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
БОРИДЫ МЕТАЛЛОВ IHa ПОДГРУППЫ
Бориды скандия. Диаграмма состояния системы Sc—В не построена. Первые сведения о существовании боридов скандия относятся к 1958 г. [94]. В различных работах 1.195, 411, 427] показано' существование двух боридных фаз скандия; ScB2 и ScBi21. В работе [658] определены структура боридов скандия и их некоторые электрофизические и химические свойства.
Диборид скандия ScB2 кристаллизуется в гексагональной сингонии, имеет структуру типа AlB2, пространственная группа D'ft —PQ/mmm, периоды решетки, А: а = 3,148, с = 3,516 (с/а= 1,116), рентгеновская плотность 3,665 г/см3-, плотность, определенная пикнометрически, 3,642 г/см3 [96, 658]. ScBi2 изо-структурен UBi2 с кубической решеткой и периодом а = 7,422 А, рентгеновская плотность 2,890 г/см3, пикнометрическая — 2,883 г/см3 [658].
Имеются указания на существование тетра- и гексаборидов скандия ScB4 и ScB6 [411, 427]. Однако позже [900] бориды скандия этого состава подтверждены не были.
В области высоких содержаний бора, соответствующих составу борида MeB2O, наблюдается образование высокобористого твердого раствора скандия в ?-ромбоэдрическом боре [614]. Следует отметить, что растворение скандия в ?-боре приводит к резкому возрастанию твердости бора. Микротвердость такого высокобористого твердого раствора составляет 4210 кГ/ммг. Эффект возрастания микротвердости ?-бора при растворении в нем скандия аналогичен такому же эффекту при введении в ?-ромбоэдрический бор марганца [614].
Физические свойства боридоз скандия изучались на компактных образцах, полученных методом горячего прессования в графитовых прессформах при 2000—2050° С и давлении 100 кГ/см2; образцы, приготовленные таким образом, были однофазными.
Бориды скандия ScB2 и SeB!2, по данным работ [411, 427, 571], типичные металлические проводники. Удельное электросопротивление! ScBa равно 7—15 мком-см, термо-э. д. с.— 7,7 мкв/град, коэффициент термического расширения в интервале температур 20—800°С — 9,48•1O-6 град~\ коэффициент из-
11 Зак. 1305
161
Лучения при 1=0,650 мкм— 0,89. Температура плавЛения ScB2, определенная по методике {387], равна 2250° С. Микротвердость диборида скандия 1780±80 кГ/мм2. Свойства диборида скандия дают основание расположить его в ряду ScB2—TiB2—VB2—CrB2 и считать крайним членом этого ряда.
Температура плавления, микротвердость и коэффициент термического расширения диборидов скандия и хрома весьма близки, что при высокой электропроводности и, следовательно, теплопроводности ScB2, а также его плотности, приблизительно
Таблица 55
Результаты взаимодействия боридов скандия с концентрированными кислотами
Реагент Время взаимо- Температура, 0C Нераствори- Скорость Содержание
Борид действия, ч мая часть борида, % разложения, г/ч Sc в растворе, масс. %
ScB2 HCl 1 80 25,0 0,75 49,6
(d= 1,19)
ScB2 H4SO4 1 300 32,8 0,67 44,9
(d = 1,84)
ScB2 HNO8 1 120 22,5 0,88 51,6
(d = l,4)
ScB14 HCl 5 80 99,2 0,002 0,2
(d = 1,19)
ScB14 H4SO4 (d = 1,84) 4 300 86,4 0,03 3,5
ScB14 HNO8 1 120 19,2 0,81 20,4
(d = l,4)
на 35% меньшей, чем у CrB2, делает перспективным использование диборида скандия в составе легких жаропрочных сплавов, в которых в настоящее время используется диборид хрома CrBa [352]. Компактные образцы диборида скандия не окисляются на воздухе до 700° С [427]. Химическая и термическая устойчивость боридов скандия изучалась на порошках крупностью 40 мкм.
В воде бориды скандия не разлагаются. При взаимодействии боридов скандия с концентрированными кислотами (табл. 55) диборид скандия ScB2 сравнительно хорошо разлагается; относительная скорость разложения диборида в соляной, серной и азотной кислотах практически одинакова; ScBi2 устойчив к воздействию соляной и серной кислот, но хорошо разлагается в концентрированной азотной кислоте. Действие разбавленных кислот на ScB2 и ScBi2 практически не отличается от действия на них концентрированных кислот.
