Борид , з'єднання бору з металами. Б. володіють фізичними властивостями, характерними для речовин як металевого типа (зростання коефіцієнта електричного опору з підвищенням температури, високі значення електропровідності і теплопровідності, металевий блиск), так і неметалічного (з напівпровідниковими властивостями). Б. перехідних металів — проміжний клас між інтерметалевими з'єднаннями (типа беріллідов ) і т.з. фазами впровадження. Характерна крісталлохимічеськая межа Б. — наявність в їх структурах відособлених конфігурацій з атомів бору. Хімічна стійкість Би. визначається в основному силами зв'язку бор — бор в гратах Би. і збільшується з підвищенням вмісту в них бору. Найбільша хімічна стійкість (за швидкістю гідролітичного розкладання) спостерігається в гексаборідов і додекаборідов. Більшість Би. стійко до кислотам, наприклад на ТаВ 2 не діє навіть кипляча царська горілка.
Найбільшого поширення в техніці набули діборіди — Meb 2 . Найважливішим показником для цих матеріалів є зміна їх основних властивостей від температури ( мал. ). У таблиці. 1 приведені найважливіші фізичні властивості деяких Би. тугоплавких металів. Велику групу утворюють Би. рідкоземельних металів — лантанідів і близьких до них по властивостях скандію і ітрію. З цієї групи Б. найбільший інтерес представляють гексаборіди — Meb 6 (таблиця. 2). Структура гексаборідов має подвійний характер — кристалічну решітку гексаборідов можна розглядати як прості кубічні грати атомів металу, що центруються октаедром з атомів бору, або як кубічні грати комплексів атомів бору, в центрі якої вільно розташовуються атоми металу. Б. мають нікчемну пластичність і вельми високу твердість (мікротвердість 20—30 Гн/м 2 ). Межа міцності на розрив Tib 2 при пористості 2—3% складає 380 Мн/м 2 , при пористості 7—9% — 140 Мн/м 2 (1 Гн/м 2 = 100 кгс/мм 2 , 1 Мн/м 2 = 0,1 кгс/мм 2 ). Висока жароміцність цього діборіда характеризується порівняно малою швидкістю повзучості (при напрузі 90 Мн/м 2 швидкість повзучості при температурах 1920, 2080 і 2270°С складає 1, 5, 9,2 і 57 мкм/мін відповідно). Модуль пружності, отриманий на безпористих зразках шляхом виміру швидкості подовжніх ультразвукових коливань для Nbb 2 650, Tab 2 700, Mo 2 B 5 685 і W 2 B 5 790 Гн/м 2 .
Таблиця. 1. — Фізичні властивості бориду тугоплавких металів
Діборід
Щільність, г/см 3
Температура плавлення °C
Молярна теплоємність при 20°c, кдж/кмоль • До [ кал/ ( міль • С°)]
Теплопровідність при 20°С, Вт/м-код • До [кал/ ( см • сік • °С )]
Питомий електричний опір при 20°c, мком • м-код
Температурний коефіцієнт лінійного розширення, 10 6 а • °C -1
Ti В 2
4,52
2980
54,5 [13,02]
24,3 [0,058]
0,20
9,5 (20-2000°c)
Zr В 2
6,09
3040
50,2 [12,0]
24,3 [0,058]
0,388
5,0 (20—2000°c)
Hfb 2
11,2
3250
0,33 [0,08]
0,12
5,1(20—1000°c)
Vb 2
5,10
2400
0,19
7,5(20—1000°c)
Nb В 2
7,0
3000
16,7 [0,040]
0,32
7,9—8,3(20—1100°c)
Та В 2
12,62
3100
30,4 [7,25]
106 [0,254]
0,37
5,6(20—1000°c)
Сг Вг 2
5,6
2200
51,2 [12,24]
22,2 [0,053]
0,57
11,1(20-1100°c)
Мо 2 В 5
7,48
2200
128,7 [30,75]
26,8 [0,064]
0,18
W 2 B 5
13,10
2370
31,8 [0,076]
0,43
Таблиця. 2. — Фізичні властивості гексаборідов рідкоземельних металів
Гекса- борид
Плот- ность, г/см 3
Темпе- ратура плав- ленія °C
Температурний коефіцієнт лінійного розширення, 10 6 a• °C -1
Питоме електрі- чеськоє сопро- тівленіє при 20°c, мком•м
Температур- ний коеффі- циент електрі- чеського сопро- тівленія a r •10 3 • °C -1
Коеф- фіци- ент Холу R• 10 4 см 3 /к
ТЕРМО-ЕДС, мкв• °C -1
Рабо- та вихо- так, ев
La B 6
4,73
2200
6,4
0,174
2,68
-5,0
4,6
2,68
Се B 6
4,81
2190
7,3
0,605
1,0
-4,2
1,1
2,93
Ndb 6
4,94
2540
7,3
0,28
1,93
-4,4
8,7
3,97
Sm B 6
5,08
2580
6,8
3,88
4,2
1,54
3,4
4,4
Eu B 6
4,95
2600
6,9
0,85
-0,90
-50,2
-17,7
4,9
Gdb 6
5,27
2510
8,7
0,515
1,40
-4,39
0,1
2,05
Ybb 6
5,57
2370
5,8
0,365
2,34
-83,6
-25,5
3,13
Yb 6
3.76
2300
6,2
0,404
1,24
-4,6
4,6
2,22
Би. отримують декількома методами, найважливішими з яких є: 1) відновлення оксидів металів сумішшю карбіду бору з сажею по реакції: MEO + B 4 C + З ® МЕВ + CO; 2) відновлення сумішей оксидів металів з борним ангідридом сажею по реакції: Meo+b 2 O 3 + З ® MEB + CO; 3) магнійтермічеським методом по реакції: Meox + n Bo 1,5 + (1,5 n +х ) Mg ® Meb n + (1, 5n + x )·MgO.
З порошків Би. отримують щільні вироби шляхом пресування з подальшим спіканням, або гарячим пресуванням. Би. широко застосовуються в техніці. Завдяки емісійним властивостям вони використовуються в радіоелектроніці, наприклад з гексаборіда лантану виготовляють катоди потужних генераторних пристроїв і приладів. Із-за високого перетину захвату нейтронів Би. використовуються в ядерній техніці як матеріали для регулювання і для захисту від ядерних випромінювань. Високі твердість, зносостійкість і шліфуюча здатність дозволяють застосовувати їх машинобудуванні і приладобудуванні. Здатність деяких Би. зберігати свої властивості в середовищі розплавлених металів дозволила, наприклад, використовувати Б. цирконію в металургії для виготовлення наконечників термопар, що забезпечило можливість автоматичного контролю температур стали в мартенівських печах. Перспективне вживання Б. у вигляді високоміцних і високомодульних безперервних волокон і ниткоподібних кристалів для армування композиційних матеріалів.
Літ.: Тугоплавкі матеріали в машинобудуванні. Довідник, під ред. А. Т. Туманова і К. І. Кравця, М., 1967; Самсонов Р. Ст, Тугоплавкі з'єднання. Довідник по властивостях і вживанні, М., 1963.
