Карбид и нитрид бора » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Карбид и нитрид бора

24.06.2021

Карбид бора


Карбид бора B4C имеет ромбоэдрическую решетку с периодами a = 5,60 А, с = 12,1 А. Он представляет собой темно-серый (до черного) кристаллический порошок. По твердости (~ 50 ГПа) карбид бора уступает только алмазу.

Предел прочности карбида бора в сравнении с некоторыми другими тугоплавкими материалами приведен ниже:

Карбид бора имеет полупроводниковые свойства, ширина запрещенной зоны от 2,5 до 1 эВ. Его электросопротивление выше, чем карбида и нитрида кремния.

Карбид бора устойчив к кислотам, медленно разлагается при обработке щелочами, легко разлагается в кипящих и расплавленных щелочах. Температура начала окисления на воздухе 500 °С.

Сера, фосфор и азот не действуют на карбид бора до 1200 °С. Хлор с ним взаимодействует начиная с 1000 °С с образованием BCl3 и графита. При нагревании карбида бора с оксидами тугоплавких металлов происходит восстановление оксида углеродом карбида. Освобождающийся при этом бор соединяется с металлом и оставшимся кислородом и образует оксиборид. При добавлении некоторого количества углерода, необходимого для более полного удаления кислорода, образуются сравнительно чистые бориды.

Основные свойства карбида бора (78,30 % В, 21,70 % С) представлены ниже:

Карбид бора применяется в качестве абразивного материала для шлифования, заточки и доводки, для изготовления некоторых жаропрочных и жаростойких сплавов, полупроводниковых термопар, высокоомных сопротивлений, поглотителей нейтронов. Карбид бора можно рассматривать в качестве компонента сверхтемпературных композиционных материалов.

Нитрид бора


Нитрид бора BN представляет собой белый, талькообразный порошок чешуйчатого строения.

Нитрид бора имеет гексагональную структуру, похожую на структуру графита. Сетки из атомов бора и азота расположены друг под другом с чередованием атомов вдоль оси Z.

Между сетками сосредоточено 16 % электронной плотности, по два электрона от каждой пары B-N. В сетках между ионами бора (B+) и азота (N~) имеет место ионная связь. Между сетками нет металлической связи — отсюда отсутствие металлической проводимости. Кристаллы нитрида бора прозрачны. Расстояние между сетками в нитриде бора (3,34 А) меньше, чем у графита (3,40 А), что свидетельствует о более прочной связи.

По электрическим свойствам нитрид бора — типичный полупроводник. Ширина запрещенной зоны 3,6-4,6 эВ. Зависимость электросопротивления, а также теплофизических свойств от температуры представлена в табл. 4.6.

Вследствие относительно высокой теплопроводности изделия из нитрида бора характеризуются хорошей термостойкостью. Нитрид бора возгоняется при 2730-3000 °С.

В химическом отношении нитрид бора устойчив в нейтральной и восстановительной атмосфере, а также в вакууме — 1000 °С.

Сухим кислородом и углекислым газом CO2 быстро окисляется при 700— 800 °С. С углеродом начинает взаимодействовать при температуре выше 2600 °С. Нитрид бора устойчив против действия многих расплавленных металлов.

При 1360 °С и давлении 6200 МПа образуется кубический нитрид бора, так называемый боразон. Он представляет собой мелкие бесцветные кристаллы желтого, красного или черного цвета. Удельная масса 3,45 г/см3, период решетки а = 3,615 А. Боразон устойчив до 2000 °С. Энергия связи решетки 146 кДж/моль.

Нитрид бора используют для производства огнеупоров, изоляторов, полупроводниковых приборов, сопловых блоков аппаратов для распыления жидких металлов. Боразон применяют для шлифовки алмазов или вместо алмазов для обработки твердых материалов резанием. Прочность нитрида бора при комнатной и повышенной температуре приведена в табл. 4.7.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: