Карбиды и нитриды металлов IV - V групп
Карбиды и нитриды металлов IV - V групп (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta)
Металлы этих групп образуют однотипные монокарбиды, мононитриды типа МеС (МеN), имеющие кристаллическую г.ц.к. решетку типа NaCl. Эта решетка представляет собой две г.ц.к. подрешетки: металлическую и неметаллическую, как бы вставлены одна в другую со смещением на половину параметра. Атомы углерода заполняют октаэдрические поры. Характерной особенностью таких структур является то, что не все октаэдрические поры заполнены атомами внедрения, некоторые из них остаются вакантными. Вследствие этого фазы МеС не имеют строго стехиометрического состава и формулы в общем виде будут иметь вид МеС, где х £ 1. Такие фазы имеют область гомогенности, т.е. их кристаллическая решетка и тип фазы сохраняются в определенной области концентраций, отличающейся от стехиометрического состава. Ниже приведены области гомогенности некоторых карбидов и нитридов: TiC1.0..0.28; ZrC1.0..0.28; HfC1.0..0.56; VC0.96..0.75; NbC1.0..0.7; TaC0.9./.0.58; TiN1.2..0.38; ZrN1.0...0.55; HfN1.1...0.74; VN1.0...0.72. В некоторых нитридах MeN возможны значения x>1, что может быть обусловлено меньшими по сравнению с углеродом размером атомного радиуса азота и возможностью его размещения в тетраэдрических порах подрешетки металла.
Из изложенного следует, что встречающиеся в литературе обозначения карбидов ванадия и ниобия в стали формулами V4C3 и Nb4C3 следует рассматривать как фазу типа МеСx при х = 0,75.
Вакантные места в решетке таких соединений могут быть заняты другими атомами внедрения (в частности, кислородом). В этих случаях карбиды и нитриды будут комплексными соединениями – карбооксидами, оксинитридами.
Однотипность связей у фаз внедрения, наличие значительного числа вакансий в их решетках способствуют образованию многокомпонентных твердых растворов. Так, почти все монокарбиды и мононитриды образуют друг с другом неограниченные твердые растворы, и в сталях обычно обнаруживается формирование комплексных карбонитридных фаз. Взаимная растворимость карбидов и нитридов определяется, так же как и для металлов, правилом Юм-Розери, т.е. должен соблюдаться изоморфизм кристаллических решеток; параметры их должны различаться не более чем на 15 %; в случае близости размеров атомов и одинаковой кристаллической решетки одновременно выполняется условие близости типа связи и электронной структуры этих фаз.
Комплексные соединения карбидов и нитридов - карбонитриды - обозначают формулой, в которой находятся все элементы, входящие в состав. Так, карбонитрид ванадия может быть обозначен V(С,N). Карбиды и нитриды на основе двух и даже трех металлов могут быть обозначены (V,Nb)C или (V,Nb,Ti)N, а карбонитриды (V,Nb)(С,N) или (V,Nb,Ti)(С,N).
Рекомендуемые лекции
- 3 Лучевая диагностика заболеваний и повреждений шеи
- 5 Методологические основы исследования конфликтов
- 8 Способы получения фосфорной кислоты. Физико-химические основы экстракционного способа получения фосфорной кислоты
- 35 Финансы коммерческих предприятий
- 39 Административная юстиция стран континентальной системы права