соединения бора с металлами. Б. обладают физическими свойствами, характерными для веществ как металлического типа (возрастание коэффициента электрического сопротивления с повышением температуры, высокие значения электропроводности и теплопроводности, металлический блеск), так и неметаллического (с полупроводниковыми свойствами). Б. переходных металлов - промежуточный класс между интерметаллическими соединениями (типа бериллидов ) и т. н. фазами внедрения. Характерная кристаллохимическая черта Б. - наличие в их структурах обособленных конфигураций из атомов бора. Химическая стойкость Б. определяется в основном силами связи бор - бор в решётках Б. и увеличивается с повышением содержания в них бора. Наибольшая химическая стойкость (по скорости гидролитического разложения) наблюдается у гексаборидов и додекаборидов. Большинство Б. устойчиво к кислотам, например на ТаВ2 не действует даже кипящая царская водка.
Наибольшее распространение в технике получили дибориды - MeB2. Самым важным показателем для этих материалов является изменение их основных свойств от температуры ( рис. ). В табл. 1 приведены важнейшие физические свойства некоторых Б. тугоплавких металлов. Большую группу образуют Б. редкоземельных металлов - лантанидов и близких к ним по свойствам скандия и иттрия. Из этой группы Б. наибольший интерес представляют гексабориды - MeB6 (табл. 2). Структура гексаборидов имеет двойственный характер - кристаллическую решётку гексаборидов можно рассматривать как простую кубическую решётку атомов металла, центрированную октаэдром из атомов бора, или как кубическую решётку комплексов атомов бора, в центре которой свободно располагаются атомы металла. Б. имеют ничтожную пластичность и весьма высокую твёрдость (микротвёрдость 20-30 Гн/м2 ). Предел прочности на разрыв TiB2 при пористости 2-3% составляет 380 Мн/м2 , при пористости 7-9% - 140 Мн/м2 (1 Гн/м2 100 кгс/мм2, 1 Мн/м2 0,1 кгс/мм2 ). Высокая жаропрочность этого диборида характеризуется сравнительно малой скоростью ползучести (при напряжении 90 Мн/м2 скорость ползучести при температурах 1920, 2080 и 2270|С составляет 1, 5, 9,2 и 57 мкм/мин соответственно). Модуль упругости, полученный на беспористых образцах путём измерения скорости продольных ультразвуковых колебаний для NbB2 650, TaB2 700, Mo2B5 685 и W2B5 790 Гн/м2 .
Табл. 1 . - Физические свойства боридов тугоплавких металлов
Диборид
Плотность, г/см3
Температура плавления, |C
Молярная теплоёмкость при 20|C, кдж/кмоль К [ кал/ ( моль С|)]
Теплопроводность при 20|С, вт/м К [кал/ ( см сек |С )]
Удельное электрическое сопротивление при 20|C, мком м
Температурный коэффициент линейного расширения, 106a |C-1
Ti В2
4,52
2980
54,5 [13,02]
24,3 [0,058]
0,20
9,5 (20-2000|C)
Zr В2
6,09
3040
50,2 [12,0]
24,3 [0,058]
0,388
5,0 (20-2000|C)
HfB2
11,2
3250
0,33 [0,08]
0,12
5,1(20-1000|C)
VB2
5,10
2400
0,19
7,5(20-1000|C)
Nb В2
7,0
3000
16,7 [0,040]
0,32
7,9-8,3(20-1100|C)
Та В2
12,62
3100
30,4 [7,25]
106 [0,254]
0,37
5,6(20-1000|C)
Сг Вг2
5,6
2200
51,2 [12,24]
22,2 [0,053]
0,57
11,1(20-1100|C)
Мо2В5
7,48
2200
128,7 [30,75]
26,8 [0,064]
0,18
W2B5
13,10
2370
31,8 [0,076]
0,43
Табл. 2 . - Физические свойства гексаборидов редкоземельных металлов
Гекса-
борид
Плот-
ность, г/см3
Темпе-
ратура плав-
ления, |C
Температурный коэффициент линейного расширения, 106a |C-1
Удельное электри-
ческое сопро-
тивление при 20|C, мкомм
Температур-
ный коэффи-
циент электри-
ческого сопро-
тивленияar103 |C-1
Коэф-
фици-
ент Холла R 104 см3/к
Термо-ЭДС, мкв |C-1
Рабо-
та выхо-
да, эв
La B6
4,73
2200
6,4
0,174
2,68
-5,0
4,6
2,68
Се B6
4,81
2190
7,3
0,605
1,0
-4,2
1,1
2,93
NdB6
4,94
2540
7,3
0,28
1,93
-4,4
8,7
3,97
Sm B6
5,08
2580
6,8
3,88
4,2
1,54
3,4
4,4
Eu B6
4,95
2600
6,9
0,85
-0,90
-50,2
-17,7
4,9
GdB6
5,27
2510
8,7
0,515
1,40
-4,39
0,1
2,05
YbB6
5,57
2370
5,8
0,365
2,34
-83,6
-25,5
3,13
YB6
3.76
2300
6,2
0,404
1,24
-4,6
4,6
2,22
Б. получают несколькими методами, важнейшими из которых являются: 1) восстановление окислов металлов смесью карбида бора с сажей по реакции: MeO + B4C + С - МеВ + CO; 2) восстановление смесей окислов металлов с борным ангидридом сажей по реакции: MeO+B2O3 + С - MeB + CO; 3) магнийтермическим методом по реакции: MeOx + n BO1,5 + (1,5 n +х ) Mg - MeB n + (1, 5n + x )TMgO.
Из порошков Б. получают плотные изделия путём прессования с последующим спеканием, либо горячим прессованием. Б. широко применяются в технике. Благодаря эмиссионным свойствам они используются в радиоэлектронике, например из гексаборида лантана изготовляют катоды мощных генераторных устройств и приборов. Из-за высокого сечения захвата нейтронов Б. используются в ядерной технике в качестве материалов для регулирования и для защиты от ядерных излучений. Высокие твёрдость, износостойкость и шлифующая способность позволяют применять их в машиностроении и приборостроении. Способность некоторых Б. сохранять свои свойства в среде расплавленных металлов позволила, например, использовать Б. циркония в металлургии для изготовления наконечников термопар, что обеспечило возможность автоматического контроля температур стали в мартеновских печах. Перспективно применение Б. в виде высокопрочных и высокомодульных непрерывных волокон и нитевидных кристаллов для армирования композиционных материалов.
Лит.: Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И. Портного, М., 1967; Самсонов Г. В., Тугоплавкие соединения. Справочник по свойствам и применению, М., 1963.
К. И. Портной.