Фазовая диаграмма системы U-Si

Силициды урана.

Лекция 19

На рис. 1 представлена фазовая диаграмма системы U – Si. В этой системе установлены шесть силицидов урана: силицид триурана U₃Si, дисилицид триурана U₃Si₂, моносилицид урана USi, пентасилицид триурана U₃Si₅ дисилицид урана USi₂ и трисилицид урана USi₃. Кроме того, силицид триурана имеет две кристаллические модификации: d – U₃Si и d ¢ – U₃Si.

Рис.1 Фазовая диаграмма системы U – Si.

Силициды U₃Si₂ и U₃Si₅ плавятся конгруэнтно при 1665°С и 1770°С, соответственно. Силицид U₃Si подвергается перитектоидному разложению при 930°С, а силициды USi, USi₂ и USi₃ – перитектическому разложению при 1580°С, 1710°С и 1510°С, соответственно.

В системе существуют три эвтектики: U – U₃Si₂ (985°С), U₃Si₂ – USi (1540°С) и USi₃ – Si (1315°С). Содержание кремния в эвтектических точках 9 % ат., 47% ат. и 86 % ат., соответственно. При температурах выше 600°С кремний в небольших количествах растворяется в металлическом уране. Максимальная растворимость Si в уране составляет 1,7 % ат.

Силицид U₃Si образуется при 930°С по реакции:

3U + U₃Si₂ ® 2U₃Si

Проведение этой реакции при температуре ~ 800°С называется дельтезированием (d - фаза U₃Si), а получаемый при этом сплав – дельтезированным. Силицид U₃Si образует две кристаллические модификации с температурой перехода 765°С. Высокотемпературная модификация (765 – 930°С) обозначается как d ¢ – U₃Si, и имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а₀ = 4,30 Å. Низкотемпературная модификация (< 765°С) обозначается как d – U₃Si и имеет объемно-центрированную тетрагональную решетку, параметры которой приведены в табл.1. Точное содержание кремния в U₃Si не установлено. Различные исследователи приводят значение содержания кремния в U₃Si от 3,78 % масс. до 4,0 % масс. Наибольшей коррозионной стойкостью обладает продукт с содержанием кремния 3,9 – 4,0 % масс. Различия в определении содержания кремния обусловлены сложностью анализа на кремний и наличием в экспериментальных образцах включений фаз U и U₃Si₂.

В табл.1 представлены кристаллографические характеристики силицидов урана.

Таблица 1.

Дата добавления: 2014-01-04