Диаграмма состояния Al B Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 669.01 Т.В. Ларина СГГ А, Новосибирск В.А. Неронов

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск В.П. Перминов, А.Н. Соснов СГГА, Новосибирск

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ - В

Имеющиеся диаграммы состояния системы А1 - В неполные и содержат неточности.

Бориды алюминия относятся к группе бескислородных тугоплавких неметаллических соединений. Несмотря на практическую значимость -высокую твердость, большое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, малую плотность, химическую стойкость, полупроводниковые и другие важные для современной техники свойства - бориды алюминия в группе указанных соединений наименее изучены [1, 2].

Сложившаяся противоречивая ситуация - несомненная практическая полезность и недостаточная изученность боридов алюминия - обусловлена отсутствием до настоящего времени чистых образцов бора, высокой реакционной способностью В и А1, сложностью идентификации образуемых бором с алюминием и примесными элементами фаз, а также технологическими трудностями синтеза.

Информация о системе А1 - В, полученная до середины 70-х гг. сводится к следующему. Со стороны А1 имеет место эвтектическое превращение при температуре 659 °С. Положение эвтектической точки смещено в сторону, богатую А1. В системе образуются два соединения. Соединение А1В2 образуется по перитектической реакции Ж + А1В12 ^ А1В2. Для соединения А1В12 указывались три модификации а, Р и у.

Вариант диаграммы состояния, предложенный В.Т. Серебрянским и сотрудниками [3], противоречит правилу фаз Гиббса. Диаграмма состояния отражает все (за исключением у-А1В12) описанные соединения системы А1 -В (А1В2, А1В10, а-А1В12, Р-А1В12) и фазу неустановленного состава, существующую между 1 450 и 1 550°С.

Некоторые из найденных модификаций боридов А1 оказались тройными фазами, образование которых вызвано загрязнениями. Образование соединения А1В10 по данным ряда исследователей вызвано примесями углерода. Модификация А1В12 с моноклинной структурой образуется вследствие загрязнения азотом. Так называемый Р-А1В12 с ромбической структурой в действительности оказался карбидом С2А13В48. Отмечено влияние кремния на образование фазы со структурой Р-А1В12 [2, 4].

Наиболее достоверные варианты диаграммы состояния системы А1 -В (рис. 1, 2) приведены в работах [2, 3]. Здесь представлены гипотетические варианты диаграммы состояния с указанием возможного образования соединения у-А1В12 и фазы а-А1В12 с областью гомогенности со стороны бора (заштрихована).

658

с 1850- 1900 °с^ в 7

ж —-— ////'^ Ж +сс— А1В2 Г"1 \ I3 \1 1!

/ /ООО -1500

{ Ж + А1В2 А1В2 +

М+Л1В2 + СХ — А1310 |'| "а 1

А1 В

Рис. 1. Гипотетическая диаграмма состояния системы А1 - В, учитывающая

разложение а-А1В12 на В и Ж

М В

Рис. 2. Гипотетическая диаграмма состояния системы А1 - В, учитывающая разложение и возможное образование у-А1В12

В работе [5] подтверждены данные об образовании фаз со структурами Р-АШю и А1В10 при введении в шихту углерода. Анализировался метод алюминотермического восстановления буры и получены диборид и а -додекаборид алюминия. Были измерены теплоемкость, теплопроводность, удельное электросопротивление додекаборида алюминия до 480 К. Определена температура Дебая и энергия активизации прыжковой проводимости. Получена вольт - амперная характеристика а-А1В12.

В работе [6] исследовали энтальпию образования А1В2 и температуру его перитектического распада. В качестве исходного вещества использовался порошок А1В2, очищенный вакуумной сублимацией. Из термодинамического анализа предсказан эвтектоидный распад А1В2 при 213°С.

Обнаружено, что инконгруэнтное плавление А1В2 происходит при 972 °С. Предполагается, что область стабильности А1В2 может быть даже уже чем 972 - 213 °С.

Таким образом, природа фаз в системах А1 - В, А1 - В - С, а также А1 -В - примесь требует дальнейшего анализа в широком температурно-

концентрационном интервале с привлечением современных методов исследования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Неронов В.А. Бориды алюминия / В.А. Неронов. - Новосибирск: Наука, 1966. -

72 с.

2. Серебрякова Т.И. Высокотемпературные бориды / Т.И. Серебрякова, В.А. Неронов, П.Д. Пешев. - М.: Металлургия, 1991. - 368 с.

3. Неронов, В.А. Обзор данных по диаграмме состояния системы Al - B / В.А. Неронов // Порошковая металлургия. - 1989. - № 10. - С. 58-62.

4. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем в 3 т. / Н.П. Лякишев, О.А. Банных, Л.Л. Рохлин. - М.: Машиностроение, 1996. - Т. 1. - С. 117-118.

5. Особенности синтеза и свойства боридов алюминия / Р.К. Чужко, В.А. Неронов, Ю.А. Коваленко, Т.К. Титова, Н.В. Неронова // Неорганические материалы. - 1995. - Т. 31, № 8. - С. 1043-1047.

6. Экспериментальное исследование и повторный термодинамический расчет системы Al - B / Реферативный журнал «Металлургия». - № 06.02-15Е.30 // Experimental study and thermodynamic re-assessment of the Al - B system. Mirkovic Djordje, Grobner Joachinn, Schmid-Fetzer Rainer, Fabrichnaya Olga Lukas Hans Leo J/ Alloys and Compounds. 2004. 384. № 1-2, P. 168-174.

© Т.В. Ларина, В.А. Неронов, В.П. Перминов, А.Н. Соснов, 2007