Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Взаимодействие нитрида бора и углерода

12.01.2020

Нитрид бора BN — соединение бора с азотом, в составе которого 43,6% (по массе) В. Структура его, как и графита, состоит из гексагональных сеток и отличается только тем, что атомы в сетках располагаются друг над другом с чередованием бора и азота по оси z. Подобие кристаллических структур обусловливает близость ряда физико-механических свойств нитрида бора и графита.

При атмосферном давлении нитрид бора заметно диссоциирует, особенно начиная с температуры 2500°С. В среде азота под избыточным давлением нитрид бора плавится при 3000°С.

Особенности строения нитрида бора и относительно высокая межслоевая теплопроводность позволяют изделиям из BN выдерживать резкие смены температуры.

В табл. 64 приведено уменьшение массы образцов из BN при окислении на воздухе.
Взаимодействие нитрида бора и углерода

С графитом нитрид бора реагирует при температурах 1800—2000°С с образованием на контактной границе переходного слоя карбида бора и газообразного азота. Образующийся слой карбида бора обеспечивает прочное сцепление нитрида бора с поверхностью графита. При горячем прессовании порошка нитрида бора в графитовой прессформе в интервале температур 2350—2400°С поверхность образцов покрывается пленкой карбида бора. При температуре 2580°С нитрид бора целиком превращается в карбид бора в результате взаимодействия с графитом прессформы по реакции

Относительно высокая устойчивость нитрида бора в контакте с графитом позволяет проводить процесс осаждения нитрида бора из парогазовой фазы на графитовую подложку, причем возможно получение как покрытий, так и корок. Такое осаждение производится с использованием ряда компонентов, например из смеси N2+BCl3 при температуре 800—1500°С, или по реакции

происходящей при 1900°С и давлении 1 мм рт. ст.; отмечается, что нитрид бора не реагирует с графитом при температурах до 2200°С, однако в покрытиях, полученных по указанному режиму, содержится до 1 % (по массе) С.

Путем горячего прессования смеси, состоящей из 20% карбида бора и 80% нитрида бора, получен огнеупорный материал, отличающийся термостойкостью, прочностью и химической инертностью Образцы подобного материала с максимальной относительной плотностью 97% были получены при горячем прессовании смесей карбида бора и нитрида бора, взятых в соотношении 1:1.

Учитывая близкие кристаллохимические свойства и изоморфность нитрида бора и графита, следует ожидать образования тройного соединения BxCyNz. Путем азотирования при 1800—1900°С предварительно спрессованных заготовок из карбида бора по реакции

получен материал на основе нитрида бора, в состав которого содержится 17—18% (по массе) углерода, отличающийся от чистого нитрида бора повышенной прочностью, коррозионной и термической стойкостью.

Процессы, происходящие на контактной поверхности графит — нитрид бора, рассмотрены в работе, в которой изучались условия нанесения покрытий из нитрида бора на графитовые изделия путем испарения борного ангидрида в среде азота при 1900°С по следующей реакции:

Химический, рентгеноструктурный и металлографический анализы показали, что состав покрытия меняется по толщине слоя: наружная зона состоит из нитрида бора, в котором равномерно распределены зерна карбида бора; в зоне, прилегающей к графиту, содержание карбида бора увеличивается, кроме того, появляются включения структурно свободного графита. Учитывая, что температуры заметной диссоциации нитрида бора и разложения карбида бора близки и составляют около 2400°С, можно предположить, что ниже этой температуры покрытие указанного состава, нанесенное на графит, будет работоспособно

Чистый нитрид бора, по-видимому, может работать при эксплуатации в контакте с графитом до температуры 1800°С. Следует отметить, что графитовые изделия, покрытые нитридом бора, сочетают высокую прочность и термическую стойкость графита с высокими электроизоляционными и коррозионными свойствами нитрида бора, особенно по отношению к ряду расплавленных металлов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: