Получение боридов урана

Свойства боридов урана.

Кристаллические структуры боридов урана.

Соединение	Z*	Тип решетки	Параметр решетки, Å	Плотность, г/см^3
a0	b0	с0	Расч.	Эксп.
UB2		Гексагональная	3,1293 3,1314		3,9893 3,9857	12,80	12,82
UB4		Тетрагональная	7,075 7,077		3,979 3,978	9,32 9,38	9,38 8,93
UB12		Гранецентрированная кубическая	4,4773			5,825	5,65

*Z – число формульных единиц на ячейку.

Исследования, проведенные для UB₂, показали изменение параметров кристаллической решетки с изменением содержания бора в анализируемых образцах: а₀ = (3,1293 – 3,1314)±0,0003 Å, с₀ = (3,9893 – 3,9857) ±0,0005 Å при изменении содержания бора от 67,4 до 47,3 ат.%., соответственно. На этом основании сделан вывод о наличии области гомогенности для диборида урана. В табл.2 представлены некоторые физические свойства боридов урана.

Таблица 2.

Свойства	UB2	UB4	UB12
Содержание урана, г/см^3	11,63	7,91	3,65
Содержание бора, вес.%	8,36	15,4	35,3
Плотность экспериментальная, г/см3	11,90	8,93	5,65
Температура плавления, °С
Средний коэффициент линейного расширения (25-1000°С), 10^-6 град^-1	8,6	7,0	–
Коэффициент теплопроводности, вт/(м^.град)	13,5	30-33	–
Микротвердость, кГ/мм^2	–	1270-1370	–
Прочность при изгибе, кГ/мм^2	–		–
Удельное электросопротивление, мком^.см	–		–

Для получения боридов урана могут быть использованы следующие методы:

- взаимодействие металлического урана с бором;

- взаимодействие гидрида урана с бором или дибораном;

- восстановление смеси оксидов урана и борного ангидрида алюминием, кремнием, магнием или углеродом;

- электролиз расплавленных смесей оксидов и фторидов урана и бора при температуре ~ 1000°C;

- термическое разложение бороводородных соединений урана;

Диборид и тетраборид урана были получены прокаливанием смеси порошков кристаллического бора и металлического урана при 900°C. После первой стадии прокаливания полученный продукт измельчали и вновь прокаливали. UB₂, полученный таким методом, содержал 1-5% UB₄ и 1-2% UO₂. UB₄ содержал 1-2% UO₂.

Додекаборид урана получали таким же методом, но прокаливание проводили при 800°C.

Для получения образцов боридов урана с высокой плотность из полученных порошков прессовали таблетки диаметром 19 мм в графитовых пресс-формах методом горячего прессования при 1870 – 1900°C. Удельное давление прессования – 300 кГ/см². При горячем прессовании диборид урана частично разлагался в графитовых пресс-формах и взаимодействовал с углеродом. На рис.2. представлены зависимости плотности спрессованных таблеток и их пористости от температуры горячего прессования для UB₂.

Рис.2. Влияние температуры горячего прессования на плотность (1) и пористость (2) образцов из UB₂.

Диборид урана был получен при спекании смеси порошков бора и гидрида урана. Смесь порошков формовали методом гидростатического прессования и прокаливали при 1300 – 1400°С. Полученные таблетки размалывали, порошок прессовали и спекали при 1680°C в вакууме. Плотность полученных таким образом таблеток из диборида урана составляла 60%. Далее проводили переплавку таблеток в дуговой печи с получением образцов плотностью 96,5% теоретической. Однако в образцах, полученных таким образом, наблюдалась фаза металлического урана.

Тетраборид урана был получен электролизом расплавленных солей в электролизных ваннах, содержащих следующие компоненты:

- 1/20 U₃O₈ + 2 B₂O₃ + MgO + MgF₂ (T – 1000°C, V = 9 в, I = 24 a)

- 1/20 U₃O₈ + 2 B₂O₃ + CaO + CaF₂ (T – 980°C, V = 5,2 в, I = 23 a)

- 1/20 U₃O₈ + 2 B₂O₃ + Li₂O + LiF (T – 980°C, V = 3,8 в, I = 22 a)

Этим же методом получен додекаборид урана.

Додекаборид урана может быть получен по реакции:

UO₂ + B₄C + C ® UB₁₂ + CO

Дата добавления: 2014-01-04