Диаграмма состояния и фазовые составляющие моносилицида CoSi (M = 87,03; 32,28% Si)

Согласно данным Борена, CoSi (е-фаза) изоструктурен моносилициду железа. Он имеет кубическую структуру (тип В20, P213—T4), в элементарной ячейке которой (а = 4,447А) содержится по четыре атома кремния и кобальта. В последующем эти данные были подтверждены в работе Виттмана, Бургера и Новотного (а = 4,440А).

К сожалению, в цитированных работах отсутствовали однозначные сведения о составе изученных образцов, а также степени комплектности их решетки. Важность этого обстоятельства обусловлена тем, что согласно ориентировочным данным Хашимото моносилицид кобальта имеет заметную (-1%) концентрационную область гомогенности.

Влияние содержания кремния на структурные особенности е-фазы были более тщательно изучены Зелениным и Сидоренко. На основании металлографических, рентгеновских и денситометрических исследований, а также результатов изучения микротвердости и т. э. д. с. авторам удалось выяснить концентрационные пределы однофазного существования моносилицида и особенности заполнения его решетки атомами компонентов.

Прежде всего было установлено, что образующийся на основе CoSi твердый раствор гомогенен при содержании в нем при 800 и 1100° С от 31,4 до 32,80% Si, а при 1200°С — от 31,0 до 33,1% Si. В пределах области гомогенности период идентичности кристаллической решетки е-фазы линейно убывает с ростом содержания кремния: а = [4,5798—0,0042 (% Si)А]. Эквиатомный моносилицид кобальта (nSi = nCo) характеризуется комплектной решеткой (в элементарной ячейке по четыре атома Co и Si), период идентичности которой равен 4,4445А, а плотность — 6,582 г/см3.

С увеличением концентрации кремния и nSi > nCo в е-фазе подрешетка атомов кремния оказывается комплектной (четыре атома на элементарную ячейку), а под-решетка атомов кобальта содержит растущее количество вакансий. При этом предельная концентрация последних в образцах, насыщенных кремнием, достигает 2%.

Сложнее структурные особенности моносилицида при nCо>nSi. Здесь с ростом NCo в пределах области гомогенности имеет место линейное увеличение постоянной решетки при почти неизменной плотности твердого раствора. Обработка экспериментальных данных привела авторов к выводу, что в рассматриваемых условиях образуется твердый раствор с необычным заполнением кристаллографических позиций: с уменьшением NSi происходит как замещение части атомов кремния атомами кобальта, так и образование вакансий в подрешетке кремния.

В заключение отметим, что структурные параметры эквиатомного CoSi, по данным, оказываются равными xCo = 0,140; xSi = 0,843. В последующем Сидоренко, Зеленин, Краснопевцева и Котов уточнили структурные параметры CoSi на основании результатов рентгеноструктурного исследования особо чистых монокристаллов и применения межатомных функций Паттерсона. Оказалось, что xCo = 0,144 и xSi = 0,846.

Изучение температурных зависимостей ряда физических характеристик моносилицида кобальта (теплоемкости, энтальпии, электропроводности и др.), а также изучение особенностей закаленных и отожженных образцов говорит о том, что вплоть до точки плавления он не испытывает фазовых превращений.

Температура плавления CoSi изучалась многими авторами, результаты которых рассмотрены в монографии Хансена и Андерко. Следует заметить, что данные Хашимото (tпл = 1460° С), по-видимому, более надежны, чем результаты Фогеля и Розенталя (tпл = 1440°С). Во всяком случае они лучше согласуются с точкой плавления эквиатомного препарата е-фазы (tпл = 1465°С), установленной Калишевичем и Кренцисом на основании изучения температурной зависимости его энтальпии (между 20 и 1570°С).

Моносилицид кобальта образует со смежными фазовыми составляющими системы Co—Si две эвтектики. Согласно результатам термических исследований они имеют следующие координаты: