Borid železa - Iron boride - Wikipedia
![]() | |
Jména | |
---|---|
Název IUPAC Borid železa | |
Ostatní jména Diiron boride, Fe2B | |
Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
Číslo ES |
|
| |
| |
Vlastnosti | |
Fe2B | |
Molární hmotnost | 122,501 g / mol[1] |
Vzhled | žáruvzdorná pevná látka |
Hustota | 7,3 g / cm3[1] |
Bod tání | 1389 ° C (2532 ° F; 1662 K)[1] |
nerozpustný | |
Struktura[2] | |
Čtyřúhelníkový, tI12 | |
I4 / mc, č. 140 | |
A = 0,511 nm, b = 0,511 nm, C = 0,4249 nm | |
Jednotky vzorce (Z) | 4 |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Reference Infoboxu | |
![]() | |
Jména | |
---|---|
Název IUPAC Borid železa | |
Ostatní jména Monoborid železa, FeB | |
Identifikátory | |
| |
3D model (JSmol ) |
|
ChemSpider |
|
Číslo ES |
|
PubChem CID |
|
| |
| |
Vlastnosti | |
FeB | |
Molární hmotnost | 66.656[1] |
Vzhled | šedý prášek |
Hustota | ~ 7 g / cm3[1] |
Bod tání | 1658 ° C (3016 ° F; 1931 K)[1] |
nerozpustný | |
Struktura[3] | |
Ortorombický, oP8 | |
Pnma, č. 62 | |
A = 0,4061 nm, b = 0,5506 nm, C = 0,2952 nm | |
Jednotky vzorce (Z) | 4 |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Reference Infoboxu | |
Borid železa odkazuje na různé anorganické sloučeniny se vzorcem FeXBy.[4] Dva hlavní boridy železa jsou FeB a Fe2B. Některé boridy železa mají užitečné vlastnosti, jako je magnetismus, elektrická vodivost, odolnost proti korozi a extrémní tvrdost. Některé boridy železa našly použití jako kalicí povlaky pro železo. Boridy železa mají vlastnosti keramika jako je vysoká tvrdost a vlastnosti kov vlastnosti, jako např tepelná vodivost a elektrická vodivost. Boridové povlaky na železe jsou vynikající mechanické, třecí a antikorozní.[5] Monoborid železa (FeB) je šedý prášek, který je nerozpustný ve vodě. FeB je těžší než Fe2B, ale je křehčí a při nárazu se snadněji zlomí.
Formace
Termochemická formace
Boridy železa mohou být vytvořeny termochemickou reakcí sloučenin bohatých na bór na povrchu železa za vzniku směsi boridů železa v procesu známém jako nudný. Existuje celá řada způsobů vytváření boridových povlaků, včetně borování plynem, borování roztavené soli a balení boridování.[6] Typicky tetraborid uhlíku (B4C) nebo krystalický bór, se slinuje na povrchu železa v toku tetrafluorboritanu za vzniku povlaků. Atomy boru difundují do železného substrátu mezi 1023 a 1373 K. Nejprve tvoří vrstvy Fe2B a poté vytvoří vrstvy FeB. Rozsah vytvořených sloučenin a kompozic závisí na reakčních podmínkách, včetně teploty a okolního prostředí.[6]
Sypký FeB lze vytvořit jednoduchou reakcí mezi železem a borem ve vysokoteplotní peci na inertní plyn[7] nebo v mikrovlnné troubě.[8]
Syntéza
Nanočástice boridu železa byly vytvořeny redukcí solí bromidu železa ve vysoké koordinaci rozpouštědla použitím borohydrid sodný. Byly také připraveny redukcí solí železa za použití borohydrid sodný:[9]
- 4 FeSO4 + 8 NaBH4 +18 hodin2O → 2 Fe2B + 6 B (OH)3 + 25 hodin2 + 4 Na2TAK4
Struktura a vlastnosti
Struktury FeB a Fe2V raných studiích bylo známo, že B je intersticiální. FeB je ortorombický a Fe2B přijímá tetragonální strukturu zaměřenou na tělo.[10]
FeB
FeB má klikaté řetězce atomů boru, které jsou koordinovány sedmi atomy železa. Atomy boru mají mírně zkreslenou mono-limitovanou trigonální prizmatickou koordinaci atomů železa a dva sousedy atomů boru. Vzdálenost jednoduché vazby B-B je 178 pm, vzdálenost Fe-B je 215–220 pm a vzdálenost Fe-Fe je 240–272 pm. Každý trigonální hranol sdílí dvě obdélníkové plochy s blízkými hranoly a tvoří nekonečné hranolové sloupce.[3]
Monokrystal FeB je zachycen vazebnými doménami. Bondové domény jsou rovnoběžné s osou snadné magnetizace a kolmé k ose tvrdé magnetizace. Struktura uzavíracích domén je popsána jako „řádky a cikcaky s hvězdičkami“. Jeho vazebné domény mají rozlišený směr v orientaci hranic hlavních domén s kosočtverečným tvarem uzavíracích domén.[3]
FeB je měkká feromagnetická sloučenina, která se stává paramagnetickou nad ~ 325 ° C (617 ° F).[8] Ve vzduchu začínají prášky FeB reagovat s okolním kyslíkem nad 300 ° C, i když se očekává, že sypké materiály FeB budou stabilní na vzduchu při mnohem vyšších teplotách.[11] FeB je extrémně tvrdá směs (15-22 GPa, měřeno Vickersovým odsazením), ale není žádaná na borovaných ocelích, protože vrstvy FeB jsou křehké a náchylné k odlupování oceli nebo železa.[12]
Fe2B
Fe2B obsahuje jednotlivé atomy boru ve čtvercové antiprizmatické koordinaci atomů železa. Atomy boru jsou od sebe odděleny a nejkratší vzdálenost B-B je 213 pm. Vzdálenost Fe-B je 218 hodin a vzdálenost Fe-Fe je 240–272 hodin.[13]
Fe2B je feromagnetická sloučenina, která se stává paramagnetickou při teplotách nad 742 ° C (1368 ° F).[14] Ve vzduchu, Fe2Prášky B začínají reagovat s okolním kyslíkem nad 400 ° C. Vysoká tvrdost Fe2B (18,7 GPa nebo 1907 HV, měřeno Vickersovým odsazením)[15] je proto homogenní Fe2Vrstvy B se vytvářejí na železo nebo ocel vrtáním, aby byly odolnější proti opotřebení.[16]
Aplikace
Boriding, také nazývaná boronizace, se často používá ke zlepšení odolnosti proti oděru, korozní odolnosti, mít na sobě odolnost a odolnost proti oxidaci. Používá se v rafinériích ropy a zemního plynu, chemické těžbě, automobilovém, zemědělském, lisovacím, textilním a vstřikovacím průmyslu.[5]
Povlaky na bázi železa nedávno získaly pozornost pro své mechanické, třecí a korozivzdorné vlastnosti. Ve srovnání s keramickými nebo cermetovými materiály, které lidé dříve používali, jsou materiály na bázi železa relativně levné, méně strategické a lze je ekonomicky vyrábět různými tepelnými metodami se snadnou výrobou a obráběním.[17]
Viz také
Reference
- ^ A b C d E F Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). CRC Press. str. 4.68. ISBN 978-1439855119.
- ^ Gianoglio, C .; Badini, C. (1986). „Distribuční rovnováhy železa a niklu ve dvoufázových polích systému Fe-Ni-B“. Journal of Materials Science. 21 (12): 4331–4334. Bibcode:1986JMatS..21.4331G. doi:10.1007 / BF01106551. S2CID 97916863.
- ^ A b C Lyakhova, M.B .; Pastushenkov, Y. G .; Zhdanova, O.V. (2013). "Magnetické vlastnosti a struktura domény jednotlivých krystalů FeB". Věda o kovech a tepelné zpracování. 55 (1–2): 68–72. Bibcode:2013MSHT ... 55 ... 68Z. doi:10.1007 / s11041-013-9581-0. S2CID 136585232.
- ^ Haynes, William M. Handbook of Chemistry and Physics (vydání 91). 2010, Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-1439820773
- ^ A b „Boriding / Boronizing (DHB)“. Technologie IBC Coating. Technologie IBC Coating. Citováno 17. listopadu 2014.
- ^ A b Keddam, M; Chentouf, SM (2005). „Difúzní model pro popis růstu dvouvrstvy (FeB / Fe2B) během borování železného prášku v balení“. Appl. Surfovat. Sci. 252 (2): 393–399. Bibcode:2005ApSS..252..393K. doi:10.1016 / j.apsusc.2005.01.016.
- ^ Natu, Varun; Kota, Sankalp S .; Barsoum, Michel W. (únor 2020). „Rentgenová fotoelektronová spektroskopie fází MAB, MoAlB, M2AlB2 (M = Cr, Fe), Cr3AlB4 a jejich binárních monoboridů“. Věstník Evropské keramické společnosti. 40 (2): 305–314. doi:10.1016 / j.jeurceramsoc.2019.09.040.
- ^ A b Bocarsly, Joshua D .; Levin, Emily E .; Humphrey, Samuel A .; Faske, Tom; Donner, Wolfgang; Wilson, Stephen D .; Seshadri, Ram (09.07.2019). „Magnetostrukturální spojka pohání magnetokalorické chování: případ MnB versus FeB“. Chemie materiálů. 31 (13): 4873–4881. doi:10.1021 / acs.chemmater.9b01476. ISSN 0897-4756.
- ^ Alyoshin, V.G. (1981). "Výzkum složení a chemického stavu prvků v boridu železa metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie". Journal of Solid State Chemistry. 38 (1): 105–111. Bibcode:1981JSSCh..38..105A. doi:10.1016/0022-4596(81)90478-3.
- ^ Joshi, A.A .; Hosmani, S. S. (2014). „Pack-Boronizing of AISI 4140 Steel: Boronizing Mechanism and the Role of Container“. Materiály a výrobní procesy. 29 (9): 1062–1072. doi:10.1080/10426914.2014.921705. S2CID 137130309.
- ^ Carbucicchio, M .; Reverberi, R .; Palobarini, G .; Sambogna, G. (březen 1989). "V raných fázích oxidace boridů železa". Hyperjemné interakce. 46 (1–4): 473–479. Bibcode:1989HyInt..46..473C. doi:10.1007 / BF02398233. ISSN 0304-3843. S2CID 93768377.
- ^ Dossett, Jon L .; Totten, George E., eds. (2013). „Borování (borování) kovů [1]“. Borování (borování) kovů [1]. Základy a procesy tepelného zpracování oceli. ASM International. 709–724. doi:10,31399 / asm.hb.v04a.a0005772. ISBN 978-1-62708-165-8. Citováno 2020-03-08.
- ^ Kapfenberger, C .; Albert, B .; Pottgen, R .; Huppertz, H. (2006). "Zdokonalení struktury boridů železa Fe2B a FeB ". Z. Kristallogr. 221 (5–7): 477. Bibcode:2006ZK .... 221..477K. doi:10.1524 / zkri.2006.221.5-7.477. S2CID 94924114.
- ^ Shigematsu, Toshihiko (1975-11-15). „Mössbauer a strukturální studie na (Fe 1- x Mn x) 2 B“. Journal of the Physical Society of Japan. 39 (5): 1233–1238. Bibcode:1975JPSJ ... 39.1233S. doi:10.1143 / JPSJ.39.1233. ISSN 0031-9015.
- ^ Ma, Shengqiang; Huang, Zhifu; Xing, Jiandong; Liu, Guangzhu; On, Yaling; Fu, Hanguang; Wang, Yong; Li, Yefei; Yi, Dawei (2015-01-28). "Vliv orientace krystalů na mikrostrukturu a vlastnosti objemového intermetalického Fe 2 B". Journal of Materials Research. 30 (2): 257–265. Bibcode:2015JMatR..30..257M. doi:10.1557 / jmr.2014.383. ISSN 0884-2914.
- ^ Totten, George E., ed. (2017), Technologie tření, mazání a opotřebení, ASM International, s. 653–660, doi:10,31399 / asm.hb.v18.a0006420, ISBN 978-1-62708-192-4, vyvoláno 2020-03-08 Chybějící nebo prázdný
| název =
(Pomoc);| kapitola =
ignorováno (Pomoc) - ^ Zhdanova, O.V .; Lyakhova, M.B .; Pastushenkov, Y.G. (Květen 2013). "Magnetické vlastnosti a struktura domény jednotlivých krystalů FeB". Se setkal. Sci. Tepelné zpracování. 55 (1–2): 68–72. Bibcode:2013MSHT ... 55 ... 68Z. doi:10.1007 / s11041-013-9581-0. S2CID 136585232.