В книге изложены результаты обобщения сведений о диаграммах состояния систем переходных металлов с углеродом, образующихся карбидных фазах и их свойствах. Рассмотрены современные представления о строении тугоплавких карбидов, формировании их электронной структуры на основе различных теоретических предположений и достижений физики твердого тела. Проанализированы физические, оптические, термохимические, механические, физико-технические свойства простых и сложных карбидов на основе конфигурационной модели вещества.
Книга рассчитана на научных работников, инженеров, конструкторов, занятых в области физики, химии, теории химической связи, металлургии, высокотемпературного материаловедения. Может быть полезна студентам химических, металлургических, физико-технических вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Непрерывно расширяющееся использование тугоплавких материалов для нужд современной техники требует разработки методов создания материалов с наперед заданным сложным комплексом физических, химических, эксплуатационных и технологических характеристик. Это возможно только на основе понимания особенностей кристаллического и электронного строения тугоплавких соединений, типичным представителем которых являются карбиды переходных металлов, обладающие высокими температурами плавления, высокой твердостью, обычно металлической проводимостью, высокой теплопроводностью, устойчивостью против коррозии. Несмотря на довольно большое число монографий, справочников, статей, посвященных карбидам переходных металлов, они в большей своей части носят описательный характер и имеют чисто утилитарные цели — ознакомить со свойствами карбидов, их технологией и показать примеры успешного использования в современной технике.
Информация о свойствах карбидов крайне противоречива, приводится без учета точного состава карбидов, не учитывает существенной зависимости полученных данных от метода получения карбидов. Сведение информации в справочники проводят часто по принципу статистического отбора, который является далеко не лучшим, так как не вскрывает физических причин полученных результатов.
В настоящей монографии авторы сделали попытку проанализировать сведения о свойствах карбидов с единых позиций, привести их в единую систему и показать те физические закономерности, которые обусловливают характер изменения этих свойств, будучи основанными на особенностях электронного и кристаллического строения карбидных фаз. Использовались опубликованные данные, имеющие научную ценность, т. е. получены опытными исследователями на материалах достаточно высокой чистоты и с помощью наиболее надежных методик. В работе приведены и противоречивые данные различных авторов, проанализированы причины этой противоречивости.
Конечной целью книги является попытка дать представление о физическом металловедении и научных основах материаловедения карбидов переходных металлов. Как известно. кзрОиды переходных металлов — непременный компонент легированных сталей, основа металлокерамических твердых сплавов для металлообработки и бурения горных пород, многочисленных износостойких и коррозионно устойчивых керметов, других типов композиционных материалов — начинают широко использоваться в электро- и электронной технике (резисторы, катоды), для создания новых абразивных, огнеупорных наплавочных, конструкционных материалов. Поиск новых карбидных составляющих твердых сплавов возможен только в направлении дальнейшего повышения пластичности твердой составляющей при одновременном сохранении или даже повышении твердости, что может быть обеспечено изучением, а затем направленным изменением электронной структуры карбидов или сходных по типу тугоплавких соединений. Не меньшие возможности предоставляются при конструировании карбидных фаз с заданными электрофизическими свойствами — сверхпроводимостью, мало зависящим от температуры электросопротивлением (для резисторов различных типов); каталитическими свойствами для органического синтеза, катализа реакций восстановления окислов, где некоторые карбиды выступают как активные доноры электронов; стойкостью против нейтронного и других типов излучений; высокой износостойкостью
5
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................. 5
Введение ................................... 7
Глава I. Общие сведения о тугоплавких карбидах ............. 13
Глава II. Кристаллическая структура ................... 69
Карбиды переходных металлов IIIA группы и лантаноидов...... 69
Карбиды переходных металлов IV группы............. 79
Карбиды переходных металлов V группы.............. 79
Карбиды переходных металлов VI группы.............. 85
Карбидные сплавы ........................ 91
Г л а в"а III. Бинарные системы ....................... 101
Системы металл III группы—углерод .,...'.......... 102
Системы металл IV группы — углерод................ 107
Системы металл V группы — углерод ............... ПО
Системы металл VI группы — углерод................ 114
Глава IV. Тройные системы....................... 119
Системы металл — металл — углерод................ 122
Системы металл — неметалл — углерод .............. 149
Г л а в а V. Физические свойства....................... 184
Электросопротивление ....................... 184
Термо-э. д. с............................ 211
Коэффициент Холла ....................... 217
Магнитная восприимчивость.................... 227
Термоэмиссионные свойства .................... 235
Сверхпроводимость ........................ 240
Теплопроводность......................... 252
Термическое расширение ..................... 256
Глава VI. Оптические свойства ...................... 260
Рентгеновские спектры эмиссии и поглощения............ 260
Оптические спектры в видимой и инфракрасных областях спектра ... 271
Коэффициент излучения...................... 281
Глава VII. Термохимические свойства................... 292
Термохимические свойства простых карбидов............ 292
Термодинамика карбидных сплавов ................ 333
Глава VIII. Диффузионные процессы в тугоплавких карбидах........ 335
Диффузия углерода в переходных металлах............. 341
Диффузия углерода и металла в тугоплавких карбидах........ 351
Растворимость тугоплавких карбидов в металлах ........... 377
Глава IX. Механические свойства ..................... 379
Микротвердость.......................'. . . 390
Модуль упругости ........................ 397
Прочность ............................ 399
Ползучесть............................ 403
Рекристаллизация......................... 404
Влияние ядерных излучений на карбиды.............. 406
Глава X. Современное состояние знаний о тугоплавких карбидах....... 407
Литература ................................ 413
455
Цена: 300руб.
