Гафний, бориды

Методом порошковой металлургии изготовляют различные детали из тугоплавких металлов вольфрама, тантала, ниобия и молибдена с температурой плавления выше 2000°. Что касается изделий из тугоплавких карбидов, боридов, нитридов, то они могут быть получены только методами порошковой металлургии. Температура спекания изделий из тугоплавких карбидов титана, циркония, гафния превышает 2000°, достигая 2500—2700° для карбидов нио бия и тантала. [c.74]

Температуры плавления боридов (рис. 45) максимальны у диборидов титана, циркония, гафния и понижаются к боридам металлов III группы и лантаноидов, а также к боридам металлов V—VII групп. Наиболее тугоплавкие дибориды металлов IV группы имеют температуры плавления 3200—3400° С и перспективны для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов. [c.117]

На рис. 47 сопоставлены теплоты образования, температуры плавления и микротвердости боридов, карбидов, нитридов и окислов титана, циркония, гафния и тория. Можно видеть, что энергия образования соединения, отражающая энергию межатомных связей, повышается от боридов к окислам в соответствии с увеличением разности электроотрицательностей металла и элемента внедрения и возрастанием соответствующей доли ионности по Полингу. Это убедительно подтверждает ионный механизм образования соединений путем передачи валентных электронов атома металла в заполняющуюся р-оболочку неметаллического атома. Температуры плавления повышаются от диборидов к монокарбидам, а затем снижаются при переходе к мононитридам и двуокисям, оставаясь, однако, выше уровня 2500° С (кроме менее тугоплавких окислов гитана и алюминия). Микротвердость соединений снижается от 2500—3000 кгс/мм у боридов при переходе к карбидам, нитридам [c.122]

Рис. 47. Сопоставление теплот образования, температур плавления, микротвердости и ионности боридов, карбидов, нитридов и окислов титана, циркония, гафния и тория

Наконец, когда термодинамическая стабильность соединения Me Xrt будет намного выше, чем соединения Ме Х , произойдет разрыв непрерывного ряда растворов между ними и возникнет практически наиболее важное взаимодействие — эвтектическое равновесие Me —Me mX (тип III [12]). В этом случае (см. рис. 53) металл-основа (обычно групп ванадия и хрома, но также железо, кобальт, никель и их аналоги) находится в равновесии с тугоплавким, наиболее термодинамически устойчивым соединением системы М.е тХп (обычно карбид, нитрид, борид или окисел титана, циркония, гафния, тория, реже ванадия, ниобия, тантала, урана). Последнее обычно кристаллизуется из расплава в виде тонких высокопрочных волокон, а не в пластинчатой форме, как гексагональные карбиды и нитриды, сильно снижающие пластичность. [c.153]

Приведенные примеры газофазных реакций отражают лишь небольшую часть практических возможностей. Аналогичными способами осаждают многие другие металлы (никель, железо, бериллий, алюминий, хром, титан, гафний, торий, ванадий, ниобий, молибден, тантал и другие) и их бориды, карбиды, нитриды, окислы. Схема одной из возможных установок показана на рис. 19 [438]. [c.45]

Учитывая сказанное, из карбидов и боридов титана и циркония предложено синтезировать покрытия для защиты графита при умеренных температурах [216], а борид гафния входит основной частью в состав покрытия для танталовых сплавов. [c.144]

С помощью указанного комплекса аппаратуры изучены карбиды титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома,бора бориды лантана, церия, празеодима, неодима, самария, гадолиния, иттербия, титана, циркония, ниобия, тантала, железа сульфиды лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, иттербия, гафния, тантала, хрома, молибдена, вольфрама нитриды индия, скандия, лантана, самария, титана, циркония, гафния, ниобия, бора, алюминия, германия, галлия, кремния, фосфора селениды лантана, празеодима, неодима, самария, европия силициды хрома, лантана фосфиды празеодима и неодима. [c.141]

Материалы химического соединения. Повышение температуры плавления жаропрочных материалов потребовало использования для этой цели специальных химических соединений. Это, например, карбид ниобия (температура плавления 3770°С), карбид циркония (3800°С), карбид тантала (4150 С) и самое тугоплавкое иа Земле вещество — карбид гафния (4200°С). Высокую точку плавления имеют также многие окислы АЬОз (2020°С), ВеО (2520°С), ТЬОг (3000°С) и соединения металлов с бором (борид молибдена — 2100° С, борид титана — [c.217]

Поскольку покрытие из пирографита наносится при температурах, превышающих 2000° С и только на графитовую поверхность, о нем будет сказано кратко. При 2000°С пирографит может быть осажден на ВеО, на некоторых стабильных карбидах и боридах, например карбидах и боридах гафния, циркония, титана, молибдена и тантала, а также, возможно, на некоторых сульфидах редкоземельных элементов. Таким образом он может использоваться в качестве покрытия лишь на исключительно тугоплавких материалах пока не будет разработана техника его осаждения при более низких температурах. Данные о теплопроводности свидетельствуют о необычных тепловых свойствах покрытий из пирографита (рис. 5 и 6). Направление параллельно поверхности подложки, а направление с — перпендикулярно ей. Разница значений теплопроводности для этих двух направлений составляет два порядка. Обычно же, хотя графит и проявляет некоторую анизотропию, значение его теплопроводности равно среднему из этих двух значений. Наблюдается анизотропия и других свойств пирографита. Прочность и стойкость пиролитического графита 70 [c.70]

Тугоплавкие металлы относят к числу переходных элементов IVa—Via групп Периодической системы, у которых при переходе от одного элемента к соседнему происходит достройка внутренних электронных уровней (так называемых /-уровней). Такими металлами являются титан, цирконий, гафний (IV группа), ванадий, ниобий, тантал (V группа) и молибден, вольфрам (VI группа). Эта особенность строения атомов определяет высокую прочность кристаллической решетки рассматриваемых металлов. Все металлы указанных групп образуют весьма тугоплавкие, твердые и химически устойчивые соединения с рядом металлоидов, обладающих малыми атомными радиусами. К ним относят карбиды, нитриды, силициды и бориды, имеющие, как будет показано ниже, важное практическое значение. [c.446]

Существуют и другие безвольфрамовые твердые сплавы, в частности износостойкие материалы на основе боридов хрома, титана, тантала, ниобия и других тугоплавких металлов. Неплохие результаты получены при замене карбида вольфрама другими карбидами тугоплавких металлов, например карбидами титана, циркония, гафния, тантала, молибдена и др., или их бинарными или тройными твердыми растворами. Созданы твердые сплавы на основе карбида титана со связкой металлом группы железа, карбида тантала и карбида ванадия с никелевой связкой и др. [c.487]

Тугоплавкие соединения металлов с углеродом, бором, кремнием и азотом, называемые карбидами, боридами и нитридами на 20. ..80 % более тугоплавки, чем исходный металл. Так, титан плавится при 1670°С, а его карбид — при 3150°С, нитрид — при 3250 °С. Причем эти соединения так же легки, как и чистый титан. Увеличиваются также модуль упругости и твердость. Одним из наиболее тугоплавких соединений является карбид гафния, а его сплав с карбидом тантала плавится при 4200°С. Однако большинство этих материалов хрупки. Для уменьшения хрупкости порошки этих материалов спекают или пропитывают тугоплавкими металла.ми и сплавами. Так получают керметы — гибридные материалы из керамики и металла. [c.219]

Актуальной является задача создания износостойких антифрикционных материалов на основе тугоплавких соединений -боридов титана, циркония и гафния со связкой их металлов этой же [c.55]

Покрытия из металлов п сплавов используют в качестве антикоррозионных (хром, никель, нихром), жаростойких (ниобий, мо либден), жароэрозионностойких (вольфрам). Хромоникелевые само-флюсующиеся сплавы обладают износостойкостью, эрозионной и коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению при высокой температуре. Оксиды (оксид алминия, оксид хрома, диоксиды циркония или титана) применяют как теплозащитные покрытия, обладающие высокой жаро- и коррозионной стойкостью, твердостью. Бориды различных металлов имеют высокую твердость и хорошую жаростойкость, силициды — высокую термо- и жаростойкость. Карбиды металлов в большинстве случаев характеризуются высокой твердостью, износо- и жаростойкостью нитриды титана, циркония, гафния — высокой твердостью, износо- и термостойкостью, устойчивостью к коррозии. [c.139]

Механохимический синтез порошков боридов, карбидов, силицидов, оксидов, сульфидов переходных металлов был осуществлен взрывным методом в вибромельницах [109, 110] инициирование быстро протекающей реакции синтеза осуществлялось механоактивацией порошков исходных компонентов (металла и углерода, бора или кремния) в течение нескольких минут. Изучение Порошков карбидов бора, титана, циркония, гафния, ванадия, тан- 1 ла, вольфрама, полученных механохимическим синтезом в Мельницах, показало, что средний размер частиц составляет 6— нм [111]. Порошки нитридов переходных металлов с размером [c.39]

В работе Г. С. Бурханова рассмотрены свойства и перспективы применения в конструкциях карбидов и боридов редких металлов, в том числе в виде направленно закристаллизованных тугоплавких эвтектик. Среди офомного числа металлоподобных соединений редких металлов заметное место занимают карбиды и бориды. Они могут использоваться или как основа конструкционного материала, или как упрочняющий компонент в сочетании с пластичной матрицей. Такие конструкционные материалы могут предназначаться для работы в экстремальных условиях. Особый интерес представляют монокарбиды и дибориды переходных металлов IV—VI фупп периодической системы Д. И. Менделеева - циркония, гафния, ниобия, тантала, молибдена, вольфрама. Карбиды и бориды переходных металлов IV—VI фупп имеют четко выраженный металлический характер металлический блеск, хорошую электро- и теплопроводность, что указывает на преобладание металлического типа химической связи. [c.225]

Наиболее часто для изготовления термоэлектродов используется графит в паре либо с такими металлами, как вольфрам или рений, либо с графитом, легированным бором. Для окислительных сред тер-мсэлектроды изготовляются из силицидов таких переходных металлов, как молибден, вольфрам, рений. В процессе окислительного нагрева силицидов на поверхности образуется стеклообразная пленка двуокиси кремния, защищающая изделие от дальнейшего окисления и разрушения. Для измерения температур расплавленных сталей и чугу-нов эффективно используются термоэлектроды из боридов циркония и хрома. При измерении температуры среды, в которой возможны выделения углерода и, следовательно, карбндизация элементов термопары, в качестве термоэлектродов используются карбиды титана, циркония, ниобия, тантала, гафния. В окислительных средах они не стойки. [c.289]

Отсюда следует, что наиболее эффективно дисперсионное упрочнение металлов IV—VI групп тугоплавкими карбидами, нитридами, окислами и боридами титана, циркония, гафния и тория, полностью диссоциирующими в расплавах и имеющими определенную растворимость в твердых металлах, уменьшающуюся с понижением температуры. [c.114]

Микротвердость соединений, характеризующая их механическую прочность, обнаруживает такие же закономерные изменения. Максимальную твердость имеют бориды и карбиды титана, циркония и гафния (рис. 46). Твердость карбидов скандия и иттрия (III Гр.) сильно понижена. Столь же резкое понижение твердости наблюдается при переходе к карбидам металлов V—VI групп и к карбидам марганца, железа и последующих металлов VIII группы. [c.119]

Для дисперсионного упрочнения хрома, молибдена, вольфрама перспективны карбиды, бориды и нитриды титана, циркония, гафния. Для ванадия, ниобия и тантала эффективнее их карбиды и нитриды, а для дисперсионного упрочнения титана пригодны окислы ZrOa, HfOa, ТЬОг. С повышением температуры до 2500—3000° С свободные энергии образования карбидов V , Nb , Ti , Zr , ТаС, Hf снижаются мало, а более высокие при 25° С энергии нитридов TiN, ZrN, HfN резко падают. Выше 1500° С более тугоплавкие карбиды стабильнее нитридов, что обусловливает эффективность карбидного высокотемпературного упрочнения Nb, Мо, Та, W. Энергии образования окислов, максимальные при 25° С, снижаются с ростом температуры, но оказываются выше, чем энергии карбидов и нитридов. Концентрация атомов внедрения Сх связана с энергией диссоциации соединения МеХ выражением Сх = ехр (—АНмехШТ), т. е. чем выше энергия диссоциации, тем меньше растворение частиц и тем выше жаропрочность сплава. [c.122]

Использование для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов V— VI групп их собственных карбидов, нитридов, бори-дов и окислов оказывается малоэффективным эти соединения термодинамически недостаточно устойчивы, имеют невысокие энергии образования и сравнительно легко диссоциируют, интенсивно растворяясь в твердом металле при температурах выше 900—1000° С. Гораздо эффективнее выбрать для высокотемпературного упрочнения тугоплавких металлов наиболее термодинамически стабильные карбиды, нитриды, окислы, бориды титана, циркония, гафния, тория, а также (для металлов VI группы) ниобия и тантала, обладающие гораздо более высокими свободными энергиями образования, сохраняющимися вплоть до температур плавления. Так возникает система тугоплавкий металл V—VI групп (компонент А) — тугоплавкое соединение (компонент В), имеющая характер квазибинар-ного разреза системы Mev-vi —Meiv-—X (В, С, N, О). [c.147]

Выделения недостаточно термодинамически устойчивых низших соединений металла-растворителя (МеаС, Me N и др.), имеющих обычно гексагональную структуру и неблагоприятную форму крупных пластин, не дают возможности получить достаточно жаропрочных сплавов. Эффективно упрочняющие стабильные соединения с кубической структурой типа Na l в таких системах начинают выделяться лишь при достаточно высоком содержании легирующего металла Me" и в результате термической обработки дефор- мированных сплавов. Повышение стабильности соединения Ме"Х при переходе к титану, цирконию, гафнию и от боридов и карбидов к нитридам и окислам может оттеснить область трехфазного равновесия Me —Ме Х—Ме"Х к стороне Me —Ме Х и тогда возникает возможность приближения к эвтектическому равновесию Me — Me rt,X . К таким системам относятся, например, Nb—Zr—С, [c.152]

При растворении металлов IV группы, имеющих большие атомные радиусы, в металле-основе V—VI групп происходит увеличение napaMetpa решетки и размеров междоузлий, благодаря чему повышается растворимость примеси внедрения, входящей в раствор в виде катионов Х" . Это отчетливо наблюдается, например, при растворении углерода в молибдене в зависимости от содержания титана, циркония и гафния [21] (рис. 57, а, в), при растворении в ниобии углерода, титана, циркония и гафния [22—24] и т. д. Дальнейшее увеличение содержания более электроположительного металла IV группы, образующего термодинамически более устойчивые бориды, карбиды, нитриды, окислы, чем металлы V, VI групп, приводит к снижению растворимости примеси внедрения вследствие усиления образования комплексов представляющих заро- [c.166]

Механохимический синтез порошков боридов, карбидов, силицидов, оксидов, сульфидов переходных металлов был осуш е-ствлен взрывным методом в вибромельницах [96,97] инициирование быстро протекаюш ей реакции синтеза осуш ествлялось механоактивацией порошков исходных компонентов (металл и углерод, бор или кремний) в течение нескольких минут. Изучение порошков карбидов бора, титана, циркония, гафния, ванадия, тантала, вольфрама, полученных механохимическим синтезом в мельницах, показало, что средний размер частиц составляет 6-20 нм [98]. Порошки нитридов переходных металлов с размером частиц несколько нанометров синтезированы размолом металлических порошков в вибромельнице в атмосфере N2 [99]. [c.41]

Аналогичными свойствами обладают бориды циркония, алюминия, ниобия, гафния и тантала. Например, ZiB, имеет твердость —3600, температуру плавления 2880°, твердость AIB12 s 3800. [c.223]

В промышленности использзтот преимущественно сплавы этих металлов, упрочняемые путем упрочнения твердого раствора и образования мелкодисперсной фазы. Наиболее сильными упрочнителями для ниобия являются цирконий, гафний, вольфрам, молибден, ванадий для тантала - ванадий, молибден, гафний, вольфрам, а также рутений, рений, осмий для ванадия - титан, цирконий, ниобий, вольфрам. Для получения сплавов с повышенной жаропрочностью на основе ниобия и тантала в качестве легирующих элементов используют углерод, азот, бор, которые наряду с некоторым упрочнением твердого раствора образ тот вторую дисперсн)то фазу (карбиды, нитриды, бориды), упрочняющую металл особенно эффективно при одновременном введении титана, циркония, гафния. Из рассматриваемых металлов V группы наибольшее применение имеют сплавы на основе ниобия. [c.151]

Интересный способ получения волокнистых композиций был изложен в докладе М. Кватинца и др. Исследование сплавов вольфрама, содержащих волокнистые и реагирующие добавки , сделанном на конференции по порошковой металлургии (Нью-Йорк, 14—17 июня 1965 г.). Способ получения волокнистых композиций заключался в введении методом порошковой металлургии в вольфрам окислов (2гОг, НГОг, ТЬОг), боридов, нитридов и карбидов гафния, карбида тантала. Затем окислы и химические соединения вытягивались вдоль оси прутка в процессе экструзии при высоких температурах (2000—2500°) их объемный процент в матрице достигал 5—26%. В процессе экструзии окислы и соединения вытягивались до отношения длины к диаметру, равного 12,7—23. Лучше вытягивались окислы. Испытания на длительную прочность вольфрама при 1650° и напряжении 5,6 кГ1мм показали, что после экструзии время службы вольфрама увеличивалось в 25—50 раз, особенно в случае использования тугоплавких соединений. [c.186]

Окись, карбид, борид и силицид гафния занимают одно из первых мест среди тугоплавких соединений. Композиции, содержащие такие тугоплавкие соединения, можно применять для защитных покрытий и жаропрочных и сверхжаропрочиых сплавов, используемых для изготовления деталей сверхскоростных самолетов, трубок реакторов космических ракет и т. д. Карбиды гафния можно применять в качестве компонентов сверхтвердых сплавов для режущих инструментов. [c.406]

С изложенной точки зрения можно интерпретировать и процессы, совершающиеся при образовании покрытий из тугоплавких соединений, что связано с реакционной диффузией. При реакционной диффузии неметаллов (С, В, К, 31 и т. п.) в переходные металлы типа титана, циркония, гафния происходит повышение статистического веса -конфигураций за счет привлечения электронов неметалла. Чем стабильнее электронная конфигурация последнего, тем, очевидно, выше должна быть энергия активации реакционной диффузии. Поэтому энергия активации при диффузионном образовании Т1С выше, чем Т1В.,, Zr — выше, чем гВд [19], и т. п. В результате получения переходным металлом электронов металлоида статистический вес -состояний атома металла в соединении становится выше, чем в собственном металле. Этот контраст является движущей силой диффузии, которая соответственно приобретает передаточный характер — происходит переход атома неметалла из образовавшегося соединения в более глубоко лежащий слой атомов переходного металла вновь с образованием соединения. Этот переход является следствием перехода остова атома металла из собственно металла в слой образовавшегося химического соединения с увеличением числа -электронов остова металлического атома, входящего в это соединение. Электронная конфигурация этого последнего атома становится более стабильной. В случае карбидизации титана углерод передает часть электронов атому титана, у которого в связи с этим конфигурация становится более стабильной, и стремится достроиться до еще большего статистического веса -состояний за счет атомов титана, находящихся в металле, перемещающихся вследствие этого в слой карбида, освобождая места для атомов углерода. Атомы титана, пришедшие из металла, после передачи части электронов атомам титана в покрытии вновь приобретают электроны от атомов углерода, приходящих из карбидизатора, и т. п. В случае борирования титана вследствие меньшей стабильности конфигураций бора (по сравнению с углеродом) последний передает большое число электронов атому титана, поэтому требуется меньшее число атомов титана из металла для достижения некоторого статистического веса -состояний атомами титана в бориде. Это обусловливает меньшую скорость борирования при одновременно меньшей энергии активации по сравнению с карбидизацией, [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...