ОСОБЕННОСТИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ МЕДИ НА ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД BNK→BNГ
Введение
Кубический нитрид бора (BNк), второй по твёрдости материал после алмаза, в последнее время получает всё большее распространение в инструментальной промышленности и микроэлектронике. Для более широкого и эффективного применения необходимо обладать информацией о его поведении при взаимодействии с другими веществами, в частности, с металлами.
В данной работе представлены результаты исследований дифференциально-термического, рентгенофазового и химического анализов образцов, полученных нагреванием в вакууме до температуры 12000С при концентрациях BNк от 10 до 90масс.%.
Данная система является интересной как с теоретической, так и с практической точки зрения. Так, до настоящего времени отсутствуют сведения о механизме обратного фазового перехода кубического нитрида бора в гексагональную структуру при взаимодействии с металлами. Медь, в частности, может быть использована в качестве контактного материала при применении BNк в электронике, а также в качестве компонента смеси при изготовлении композиционных материалов на его основе.
В литературных данных [1-3] указывалось, что кубический нитрид бора не взаимодействует с медью при температуре 13730К. Однако в данных работах исследовались лишь поверхностные взаимодействия, что не может объективно дать однозначный ответ о наличии либо отсутствии взаимодействия. Кроме того, следует отметить работу [4], где отмечено, что оксиды меди, которые неизменно присутствуют в самой меди, при взаимодействии с кубическим нитридом бора восстанавливаются до металлов. Из приведенного обзора следует, что имеющиеся источники информации по данной теме немногочисленны и проблема требует дополнительного изучения.
Методика эксперимента
Для исследования приготавливались смеси из порошков кубического нитрида бора и меди, с содержанием BNк 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% механическим смешением в спирте в течение двух часов. Порошок кубического нитрида бора фракции 5/2мкм, соответствующий ТУ РБ 03535138.002-98, проходил дополнительную очистку от примесей и гексагонального нитрида бора с целью избегания искажения результатов. Отношение самых интенсивных рефлексов гексагонального нитрида бора (I002) к кубическому (I111) равно 0,012. Данное соотношение соответствует содержанию кубического нитрида бора 99,8%. Порошок меди соответствовал марке ПМС-2У ГОСТ 4960-75. Полученные смеси загружали в сосудики из кварцевого стекла специальной формы (так называемые сосудики Степанова), из которых откачивали воздух до остаточного давления ~1×10-3 Па. Масса навески составляла ~1-1,5г. Далее проводили дифференциально-термический анализ полученных смесей на термографической установке повышенной чувствительности с записью зависимости ΔЕ=f (Е,mV) на двухкоординатном самописце. Для градуировки установки были произведены записи термограмм таких хорошо исследованных веществ, как NaCl ЧДА ГОСТ 4233-77 (Тпл=1074 К, ΔH=28,2кДж/моль), Cu ПМС-2У ГОСТ 4960-75 (Тпл=1356 К, ΔH=13кДж/моль) Na2SO4 ЧДА ГОСТ 4166-76 (Тпл=1157 K, ΔH=36,8кДж/моль), Mg марки МПФ-1 ГОСТ 6001-79 (Тпл=923К ΔH=8,5кДж/моль), NaNO3 Ч ГОСТ 4168-79 (Тпл=580К ΔH= 15кДж/моль).
Экспериментально определенные температуры фазовых переходов хорошо совпадали с известными из литературы значениями, точность определения температур фазовых переходов составляла ±20К, а величин тепловых эффектов составляла ±3-4%. ............
