Силицидная керамика

Боридная керамика.

Бориды – это соединения бора с металлами общей формулой Ме_хВ_у. Синтезируют бориды обычно прямым взаимодействием бора с металлом при повышенных температурах, например, Тi +2B = TiB₂. Бориды, применяемые для изготовления керамики, представляют собой устойчивые, твёрдые и тугоплавкие соединения. Так, температура плавления TiB₂ составляет 2980 ^оС, ZrВ₂ – 3040, ТаВ₂ – 3000, НfВ₂ – 3250 ^оС. Следует учитывать при использовании боридной керамики её чувствительность к окислению при умеренных температурах (800 – 1200 ^оС). По отношению к другим реакционным средам бориды проявляют высокую химическую стойкость. Боридная керамика имеет достаточно высокий ТКЛР = (4,3 – 10,8)^.10^-6 К, твёрдость на уровне карбидов, удельную электропроводность 10⁶ - 10⁷ См/м и, соответственно, высокую теплопроводность. Это обусловлено металлическим характером связи. Более того, некоторые из боридов, например NbB, W₂B, МоВ, становятся сверхпроводниками при относительно высоких температурах. Высокая электропроводность такой керамики позволяет использовать её для изготовления скользящих контактов и в электронной промышленности. В тиглях из ТаВ, ТаВ₂ и ZrВ₂ можно плавить кальций, уран, изготавливать катоды и контейнеры для получения алюминия. Совершенно иная область применения боридной керамики связана с их каталитической активностью; примером может служить борид никеля, который является катализатором для получения водорода.

Силициды – это соединения кремния с металлами в основном 1V – V1 групп Периодической системы элементов Д.И.Менделеева. Каждый из силицидов кристаллизуется в нескольких кристаллических модификациях. Они образуют сложные цепочечные, слоистые и каркасные структуры и не образуют металлоподобных фаз внедрения. Силициды имеют умеренные температуры плавления или разложения, ^оС: Ti₅Si₃ – 2120; ZrSi – 2045; TaSi₂ – 2400; HfSi – 2100; MoSi₂ – 2030. Они обладают большой теплопроводностью и, соответственно, хорошей стойкостью к термоударам. КЛТР некоторых силицидов, например МоSi₂, сравнимы с КЛТР металлов, некоторые силициды, например V₃Si, Mo₃Si, W₅Si₃ и ThSi₂, представляют интерес как сверхпроводники, причём V₃Si является одним из немногих материалов с относительно высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние – около 17 К.

МоSi₂ применяют для изготовления нагревательных элементов электрических печей. Это обусловлено сравнительно низким удельным объёмным сопротивлением r_v и слабоположительным ТКr_v, электронной проводимостью дырочного типа. Необходимое электросопротивление получают с помощью добавок SiO₂ и Аl₂O₃. В процессе работы таких нагревателей на поверхности МоSi₂ образуется плёнка из SiO₂, которая предотвращает дальнейшее окисление по всему объёму нагревателя. Выше 1700 ^оС эта плёнка разрушается, что ограничивает температурный предел эксплуатации.

Некоторые силициды проявляют полупроводниковые свойства. Например, ReSi₂ является высокотемпературным полупроводником. Ряд силицидов используют для изготовления термопар.

Дата добавления: 2014-12-26