Титан течет.

Титан течет.
Идентификаторы
Номер CAS	12045-63-5 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
ХимическийПаук	21171261 ;
Информационная карта ECHA	100.031.771
Номер ЕС	234-961-4 ;
ПабХим CID	11412340 ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID00190718 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	ТиБ 2
Молярная масса	69.489 g/mol
Появление	не блестящий серый металлик
Плотность	4,52 г/см 3
Температура плавления	3230 ° C (5850 ° F; 3500 К)
Структура
Кристаллическая структура	Шестигранный, hP1
Космическая группа	Р6/ммм
Постоянная решетки	а = 15:302,36 , c = 15:22,04
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Диборид титана (TiB ₂ ) представляет собой чрезвычайно твердую керамику, обладающую превосходной теплопроводностью, устойчивостью к окислению и износостойкостью . TiB ₂ также является хорошим электрическим проводником. ^{[ 1 ]} поэтому его можно использовать в качестве катодного материала при выплавке алюминия , а также придавать ему форму с помощью электроэрозионной обработки .

Физические свойства

TiB ₂ имеет некоторые общие свойства с карбидом бора и карбидом титана , но многие из его свойств превосходят свойства B ₄ C и TiC: ^{[ 2 ]}

Исключительная твердость при экстремальных температурах

2-й по твердости материал при 3000°C (# алмаз )
3-й по твердости материал при 2800°C ( #cBN )
4-й по твердости материал при 2100°C (# B ₄ C )
5-й по твердости материал при 1000°C (# B ₆ O )

Преимущества перед другими боридами

боридов Самый высокий модуль упругости
Высочайшая боридная вязкость разрушения
Высочайшая прочность на сжатие боридов
боридов Третья по величине температура плавления (3230 °C) (# HfB ₂ )

Другие преимущества

Высокая теплопроводность (60-120 Вт/(м·К)),
Высокая электропроводность (~10 ⁵ С/см)

Недостатки

Трудно формовать из -за высокой температуры плавления.
Трудно спекать из-за высокой ковалентной связи.
Ограничено прессованием на небольшие монолитные детали с использованием искро-плазменного спекания.

Химические свойства

Что касается химической стабильности, TiB ₂ более стабилен при контакте с чистым железом, чем карбид вольфрама или нитрид кремния . ^{[ 2 ]}

TiB ₂ устойчив к окислению на воздухе при температуре до 1100°С, ^{[ 2 ]} и к соляной и плавиковой кислотам, но реагирует со щелочами , азотной и серной кислотами .

Производство

TiB ₂ не встречается в природе в природе. Порошок диборида титана можно получить различными высокотемпературными методами, такими как прямые реакции титана или его оксидов/гидридов с элементарным бором при температуре выше 1000 ° C, карботермическое восстановление оксида термитной реакцией титана и оксида бора или водорода. восстановление галогенидов бора в присутствии металла или его галогенидов. Среди различных способов синтеза были разработаны электрохимический синтез и реакции твердого тела для получения более мелкого диборида титана в больших количествах. Примером твердофазной реакции является боротермическое восстановление, которое можно проиллюстрировать следующими реакциями:

(1) 2 TiO ₂ + B ₄ C + 3C → 2 TiB ₂ + 4 CO

(2) TiO ₂ + 3NaBH ₄ → TiB ₂ + 2Na _(г,ж) + NaBO ₂ + 6H _2(г)^{[ 3 ]}

Однако первый путь синтеза (1) не позволяет производить наноразмерные порошки. Нанокристаллический (5–100 нм) TiB ₂ синтезировали по реакции (2) или по следующим методикам:

Реакция растворной фазы NaBH ₄ и TiCl ₄ с последующим отжигом полученного аморфного прекурсора при 900–1100 °С. ^{[ 4 ]}
Механическое легирование смеси порошков элементарных Ti и B. ^{[ 5 ]}
Процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, включающий добавление различных количеств NaCl. ^{[ 6 ]}
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез с помощью измельчения (МА-СВС). ^{[ 7 ]}
Сольвотермическая реакция в бензоле металлического натрия с порошком аморфного бора и TiCl ₄ при 400 °С: ^{[ 8 ]}

TiCl ₄ + 2 B + 4 Na → TiB ₂ + 4 NaCl

Многие применения TiB ₂ сдерживаются экономическими факторами, в частности, затратами на уплотнение материала с высокой температурой плавления - температура плавления составляет около 2970 °C, а благодаря слою диоксида титана, который образуется на поверхности частиц порошка , он очень устойчив к спеканию . Добавка около 10% нитрида кремния облегчает спекание. ^{[ 9 ]} хотя было продемонстрировано и спекание без нитрида кремния. ^{[ 1 ]}

Тонкие пленки TiB ₂ могут быть изготовлены несколькими способами. Гальванопокрытие слоев TiB ₂ обладает двумя основными преимуществами по сравнению с физическим осаждением из паровой фазы или химическим осаждением из паровой фазы : скорость роста слоя в 200 раз выше (до 5 мкм/с) и существенно уменьшаются неудобства при покрытии изделий сложной формы.

Возможные применения

Текущее использование TiB ₂ , по-видимому, ограничено специализированными применениями в таких областях, как ударопрочная броня , режущие инструменты , тигли , поглотители нейтронов и износостойкие покрытия.

TiB ₂ широко используется в испарительных лодочках для нанесения парового покрытия на алюминий . Это привлекательный материал для алюминиевой промышленности в качестве модификатора для измельчения зерна при литье алюминиевых сплавов из-за его смачиваемости, низкой растворимости в расплавленном алюминии и хорошей электропроводности.

Тонкие пленки TiB ₂ можно использовать для обеспечения износостойкости и коррозионной стойкости дешевой и/или прочной подложки.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Дж. Шмидт и др. «Получение диборида титана TiB2 искровым плазменным спеканием при медленной скорости нагрева» Науч. Технол. Адв. Матер. 8 (2007) 376 скачать бесплатно
^ Jump up to: ^а ^б ^с Басу, Б.; Раджу, Великобритания; Сури, АК (1 декабря 2006 г.). «Обработка и свойства монолитных материалов на основе TiB ₂ ». Международные обзоры материалов . 51 (6): 352–374. Бибкод : 2006ИМРв...51..352Б . дои : 10.1179/174328006X102529 . ISSN 0950-6608 . S2CID 137562554 .
^ Золи, Лука; Галиция, Пьетро; Сильвестрони, Лаура; Sciti, Diletta (23 января 2018 г.). «Синтез нанокристаллов диборидов металлов IV и V групп боротермическим восстановлением борогидридом натрия» . Журнал Американского керамического общества . 101 (6): 2627–2637. дои : 10.1111/jace.15401 .
^ С.Э. Бейтс и др. «Синтез нанокристаллитов борида титана (TiB)2 методом обработки в растворе» J. Mater. Рез. 10 (1995) 2599
^ А.Ю. Хван и Дж.К. Ли «Приготовление порошков TiB2 путем механического легирования» Матер. Летт. 54 (2002) 1
^ АК Ханра и др. «Влияние NaCl на синтез порошка TiB2 методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза» Матер. Летт. 58 (2004) 733
^ Амин Нозари; и др. (2012). «Синтез и характеристика наноструктурированного TiB2, обработанного методом СВС с помощью фрезерования». Характеристика материалов . 73 : 96–103. дои : 10.1016/j.matchar.2012.08.003 .
^ Ю. Гу и др. «Мягкий сольвотермический путь получения нанокристаллического диборида титана» J. Alloy. Компд. 352 (2003) 325
^ «Спеченное изделие из диборида титана с нитридом кремния в качестве спекающей добавки и способ его изготовления» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 2 июля 2008 г.

Сравнивать

Утечки магния

См. также

[tib1-1] Jump up to: ^а ^б Дж. Шмидт и др. «Получение диборида титана TiB2 искровым плазменным спеканием при медленной скорости нагрева» Науч. Технол. Адв. Матер. 8 (2007) 376 скачать бесплатно

[basu-2] Jump up to: ^а ^б ^с Басу, Б.; Раджу, Великобритания; Сури, АК (1 декабря 2006 г.). «Обработка и свойства монолитных материалов на основе TiB ₂ ». Международные обзоры материалов . 51 (6): 352–374. Бибкод : 2006ИМРв...51..352Б . дои : 10.1179/174328006X102529 . ISSN 0950-6608 . S2CID 137562554 .

[3] Золи, Лука; Галиция, Пьетро; Сильвестрони, Лаура; Sciti, Diletta (23 января 2018 г.). «Синтез нанокристаллов диборидов металлов IV и V групп боротермическим восстановлением борогидридом натрия» . Журнал Американского керамического общества . 101 (6): 2627–2637. дои : 10.1111/jace.15401 .

[4] С.Э. Бейтс и др. «Синтез нанокристаллитов борида титана (TiB)2 методом обработки в растворе» J. Mater. Рез. 10 (1995) 2599

[5] А.Ю. Хван и Дж.К. Ли «Приготовление порошков TiB2 путем механического легирования» Матер. Летт. 54 (2002) 1

[6] АК Ханра и др. «Влияние NaCl на синтез порошка TiB2 методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза» Матер. Летт. 58 (2004) 733

[7] Амин Нозари; и др. (2012). «Синтез и характеристика наноструктурированного TiB2, обработанного методом СВС с помощью фрезерования». Характеристика материалов . 73 : 96–103. дои : 10.1016/j.matchar.2012.08.003 .

[8] Ю. Гу и др. «Мягкий сольвотермический путь получения нанокристаллического диборида титана» J. Alloy. Компд. 352 (2003) 325

[9] «Спеченное изделие из диборида титана с нитридом кремния в качестве спекающей добавки и способ его изготовления» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 2 июля 2008 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]