Titanium diborid - Titanium diboride
|
|
| Identifikatorer | |
|---|---|
|
3D -model ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.031.771 
|
| EF -nummer | |
|
PubChem CID
|
|
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Ejendomme | |
| TiB 2 | |
| Molar masse | 69,489 g/mol |
| Udseende | ikke skinnende metallisk grå |
| Massefylde | 4,52 g / cm 3 |
| Smeltepunkt | 3.230 ° C (5.850 ° F; 3.500 K) |
| Struktur | |
| Sekskantet, hP1 | |
| P6/mmm | |
|
a = 302,36 pm , c = 322,04 pm
|
|
|
Medmindre andet er angivet, angives data for materialer i deres standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 kontrollere ( hvad er ?)
  |
|
| Infobox -referencer | |
Titandiborid (TiB 2 ) er en ekstremt hård keramik, der har fremragende varmeledningsevne, oxidationsstabilitet og slidstyrke . TiB 2 er også en rimelig elektrisk leder, så den kan bruges som katodemateriale i aluminiumsmeltning og kan formes ved elektrisk udladning .
Fysiske egenskaber
TIB 2 deler nogle egenskaber med borcarbid & Titancarbid , men mange af dets egenskaber er overlegne i forhold til B 4 C & TiC:
Enestående hårdhed ved ekstrem temperatur
- 2. hårdeste materiale ved 3000 ° C (# diamant )
- 3. hårdeste materiale ved 2800 ° C (# cBN )
- 4. hårdeste materiale ved 2100 ° C (# B 4 C )
- 5. hårdeste materiale ved 1000 ° C (# B 6 O )
Fordele i forhold til andre borider
- Højeste Boride Elastic Modulus
- Højeste borid Brudsejhed
- Højeste Borid Trykstyrke
- 2. højeste borid smeltepunkt (3225 ° C) (# HFB 2 )
Andre fordele
- Høj varmeledningsevne (60-120 W/(m K)),
- Høj elektrisk ledningsevne (~ 10 5 S / cm)
Ulemper
- Vanskelig at forme på grund af høj smeltetemperatur
- Svært at sintre på grund af den høje kovalente binding
- Begrænset til at presse til små monolitiske stykker ved hjælp af Spark Plasma Sintering
Kemiske egenskaber
Med hensyn til kemisk stabilitet er TiB 2 mere stabil i kontakt med rent jern end wolframcarbid eller siliciumnitrid .
TiB 2 er modstandsdygtig over for oxidation i luft ved temperaturer op til 1100 ° C og mod saltsyre og flussyre , men reagerer med alkalier , salpetersyre og svovlsyre .
Produktion
TiB 2 forekommer ikke naturligt i jorden. Titandiboridpulver kan fremstilles ved en række forskellige metoder ved høj temperatur, såsom de direkte reaktioner af titanium eller dets oxider/hydrider, med elementært bor over 1000 ° C, carbotermisk reduktion ved termitreaktion af titaniumoxid og boroxid eller hydrogen reduktion af borhalogenider i nærvær af metallet eller dets halogenider. Blandt forskellige synteseruter er elektrokemisk syntese og faststofreaktioner blevet udviklet til at fremstille finere titandiborid i stor mængde. Et eksempel på faststofreaktion er den borotermiske reduktion, som kan illustreres ved følgende reaktioner:
(1) 2 TiO 2 + B 4 C + 3C → 2 TiB 2 + 4 CO
(2) TiO 2 + 3NaBH 4 → TiB 2 + 2Na (g, l) + NaBO 2 + 6H 2 (g)
Den første synteserute (1) kan imidlertid ikke producere nanoserede pulvere. Nanokrystallinsk (5-100 nm) TiB 2 blev syntetiseret ved anvendelse af reaktionen (2) eller de følgende teknikker:
- Opløsningsfase omsætning af NaBH 4 og TiCU 4 , efterfulgt af udglødning af amorfe forstadium opnået ved 900-1100 ° C.
- Mekanisk legering af en blanding af elementære Ti- og B -pulvere.
- Selvudbredende synteseproces ved høj temperatur, der involverer tilsætning af varierende mængder NaCl.
- Fræsning assisteret Selvudbredende høj temperatur syntese (MA-SHS).
- Solvothermal reaktion i benzen metallisk natrium med amorft bor-pulver og TiCU 4 ved 400 ° C:
- TiCU 4 + 2 B + 4 Na → TiB 2 + 4 NaCl
Mange TiB 2 -anvendelser hæmmes af økonomiske faktorer, især omkostningerne ved fortætning af et materiale med højt smeltepunkt - smeltepunktet er cirka 2970 ° C og takket være et lag titandioxid, der dannes på overfladen af partiklerne i et pulver , det er meget modstandsdygtigt over for sintring . Blanding af ca. 10% siliciumnitrid letter sintringen, selvom sintring uden siliciumnitrid også er blevet påvist.
Tynde film af TiB 2 kan fremstilles ved flere teknikker. Den galvanisering af TiB 2 lag besidder to store fordele sammenlignet med fysisk dampaflejring eller kemisk dampaflejring : den voksende hastighed af laget er 200 gange højere (op til 5 um / s) og ulemperne ved at dække komplekse formede produkter reduceres dramatisk.
Potentielle applikationer
Den nuværende brug af TiB 2 ser ud til at være begrænset til specialiserede anvendelser inden for områder som slagfast rustning , skæreværktøj , digler , neutronabsorbere og slidstærke belægninger.
TiB 2 bruges i vid udstrækning til fordampningsbåde til dampbelægning af aluminium . Det er et attraktivt materiale for aluminiumsindustrien som inokulant til at forfine kornstørrelsen ved støbning af aluminiumlegeringer på grund af dets befugtning ved og lav opløselighed i smeltet aluminium og god elektrisk ledningsevne.
Tynde film af TiB 2 kan bruges til at give slid- og korrosionsbestandighed til et billigt og/eller hårdt underlag.