Cтраница 2
Благодаря огнеупорным свойствам ковалентные и металлопо-добные нитриды используются для создания футеровки электролизных ванн, для изготовления защитных чехлов термопар, сопел для распыления расплавленных металлов, тиглей для плавки редких металлов. Высокая жаропрочность и жаростойкость ковалент-ных нитридов ( нитриды алюминия, бора, кремния), а также некоторых металлоподобных нитридов ( нитриды титана, циркония, гафния) в сочетании с умеренными коэффициентами термического расширения, высокой термостойкостью позволяют использовать их для создания сплавов, характеризующихся высокой жаропрочностью. [16]
Все эти реакции свидетельствуют о том, что нитриды бора и кремния могут рассматриваться как производные аммиака. Они тугоплавки, например, нитрид бора BN плавится при 3000 С, а нитрид кремния Si3N4 - при 1900 С. Отличаются от металлоподобных нитридов отсутствием электропроводности. Весьма инертны в химическом отношении, не растворяются в кислотах и ни в одном из известных растворителей. [17]
К ковалентным нитридам и фосфидам относятся соединения азота или фосфора с элементами III А и IVA групп периодической системы, таковы, например, нитриды - BN, A1N, Si3N4, фосфиды - ВР, А1Р, GaP, ZnP. Ковалентные нитриды и фосфиды устойчивы по отношению к воде, кислотам и против действия различных окислителей. Обладают они и термоустойчивостью. Состав металлоподобных нитридов и фосфидов не отвечает обычным валентностям этих элементов, например: нитриды - TIN, Cr2N, CrN, Mn3N2, ZnN, фосфиды - Ti3P, TiP, Cr3P, CrP. В структурном отношении металлопо-добные нитриды и фосфиды представляют собой продукты внедрения томов азота или фосфора в кристаллические решетки металлов. [18]
Поскольку в металлоподобных нитридах доминирует металлическая связь при заметной доле ковалентности, они характеризуются металлическим блеском, хорошей теплопроводностью и электрической проводимостью в сочетании с высокой твердостью и тугоплавкостью. Однако по всем этим параметрам металлоподобные нитриды несколько уступают металлоподобным карбидам. Это обусловлено большей электроотрицательностью азота по сравнению с углеродом. В химическом отношении металлоподобные нитриды, как и карбиды, являются очень инертными материалами. Они не корродируют в атмосферных условиях, не разрушаются водой и расплавами металлов и кислотоупорны. [19]
Это объясняется тем, что большая часть нитридов переходных металлов удовлетворяет правилу Хэгга ( гк: гме 0 59, где гя - радиус атома азота и гме - радиус атома металла), Природа металлоподобных нитридов как фаз внедрения обусловливает высокую твердость и высокую износостойкость, практическое отсутствие пластичности при обычных температурах, высокую хрупкость и относительно невысокие прочие механические ( прочностные) свойства. Характерным свойством нитридов этой группы является наличие широких областей гомогенности. Они являются типичными бертолидами. В пределах области гомогенности свойства металлоподобных нитридов резко меняются: при уменьшении содержания азота в нитридах по отношению к стехиометрическому составу усиливаются связи Me - Me и ослабляются связи Me - N, что приводит к появлению энергетических разрывов между sd - состояниями атомов переходных металлов и р-состояниями атомов азота с соответственным изменением металлической проводимости на полупроводниковую, уменьшением твердости, снижением теплот образования, уменьшением химической стойкости и теплопроводности, увеличением ширины запрещенной зоны. [20]
Резюмируя особенности строения рентгеновского спектра скандия в нитриде, можно утверждать, что междуатомное взаимодействие здесь основано на суперпозиции трех типов химической связи: металлической, ковалентной и ионной. Значительная поляризация связи подтверждается наличием энергетической щели между валентной полосой атома скандия и полосой проводимости кристалла. Величина ее составляет 4 0 эв. Как будет показано ниже, это наименьший энергетический промежуток в спектрах рассматриваемых металлоподобных нитридов. [21]