二硼化錸
編輯二硅化合金(ReB2)是一種合成超硬材料。 它于 1962 年首次合成,最近由于希望獲得與金剛石相當的高硬度而重新出現。 報告的超高硬度受到質疑,盡管這是一個定義問題,因為在最初的測試中二硼化錸能夠劃傷金剛石。
這種材料的生產方法不像其他硬質合成材料(例如立方氮化硼)那樣涉及高壓,這使得生產成本低廉。 然而,錸本身是一種昂貴的金屬。
該化合物由以耐高壓著稱的錸和與錸形成短而牢固的共價鍵的硼的混合物形成。
綜合
編輯ReB2 可以在標準大氣壓下通過至少三種不同的方法合成:固態復分解、電弧熔化和直接加熱元素。
在復分解反應中,將三氯化錸和二硼化鎂混合并在惰性氣氛中加熱,然后洗掉副產物氯化鎂。 需要過量的硼來防止形成其他相,例如 Re7B3 和 Re3B。
在電弧熔煉法中,錸和硼粉末混合,大電流通過混合物,也在惰性氣氛中。
在直接反應法中,錸-硼混合物被密封在真空中并在高溫下保持較長時間(1000°C,持續五天)。
正如 X 射線晶體學所證實的,至少后兩種方法能夠生產不含任何其他相的純 ReB2。
屬性
編輯ReB2 的耐寒性表現出相當大的各向異性,因為它的六方層狀結構(見結構模型)沿 c 軸xxx。 對比劃痕硬度測試,其壓痕硬度(HV~22 GPa)遠低于金剛石,可與碳化鎢、碳化硅、二硼化鈦或二硼化鋯相媲美。
兩個因素促成了 ReB2 的高硬度:高密度的價電子和豐富的短共價鍵。 錸具有所有過渡金屬中最高的價電子密度之一(476 個電子/nm3,相比之下,鋨為 572 個電子/nm3,金剛石為 705 個電子/nm3)。 添加硼只需要錸晶格膨脹 5%,因為小的硼原子填充了錸原子之間的現有空間。 此外,錸和硼的電負性非常接近(鮑林標度為 1.9 和 2.04),它們形成共價鍵,其中電子幾乎相等。
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