Кубический нитрид бора (стр. 3 из 3)

Во «ВНИИАЛМАЗ» разработана технология получения двухслойных пластин на основе кубического нитрида бора, обеспечивающая высокую твёрдость режущего слоя(28-30 ГПа), высокую термостойкость (более 1200⁰) и стабильность качества. Разработанные и выпускаемые «ВНИИАЛМАЗ» режущие пластины на основе кубического нитрида бора рекомендуются для высокопроизводительного точения (гладкого и с ударом) закаленных сталей, серого, высокопрочного и отбеленного чугуна, для обработки стального и чугунного литья по литейной корке и других сверхтвёрдых материалов, а также фрезерования чугунов. Достоинством двухслойных пластин из кубического нитрида бора, производимых ВИИНИАЛМАЗом, является их высокая износостойкость, не уступающая зарубежным аналогам, и большой размер пластин (15 мм), позволяющий изготавливать резцы с большой режущей кромкой для обработки деталей из чугуна с глубиной резания, достигающей 6 мм на сторону при высоких скоростях резания 600м/мин. Это обеспечивает высокую производительность обработки, недостижимую для твёрдосплавных резцов.

Также нитрид бора нашёл широкое применение в реакциях промышленного органического синтеза и при крекинге нефти, в изделиях высокотемпературной техники, в производстве полупроводников, получении высокочистых металлов, газовых диэлектриков, как огнетушащее средство.

Нитрид бора входит в состав получения промышленной керамики.

Боразон предназначен для:

· изготовления изделий, применяемых в высокотемпературной технике (тигли, изоляторы, тигли для получения полупроводниковых кристаллов, детали электровакуумных приборов);

· производства полупроводниковых приборов и интегральных схем (твердотельные планарные источники примеси бора, диэлектрические прокладки конденсаторов);

· деталей электровакуумных приборов (окон выводов энергии, стержней теплоотводов).

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

Таблица данных взятых из справочника:

ΔH298, кДж/моль	ΔS298, Дж/моль	ΔG298, кДж/моль	Ср Дж/моль
BN	648	212	615	19.7
PH3	-5	210.2	-	31
NH3	-46.2	192.6	-	50.3
BP	455	202.1	-	-

Рассчитаем тепловой эффект, энтропию, изменение стандартной энергии Гиббса при Т=298⁰ К и стандартном давлении для следующей реакции по формулам, используя таблицу данных.

BP+NH₃ →BN_(k)+PH₃

ΔH₂₉₈=∑nΔH_298прод.-∑nΔH_298исх.

ΔH₂₉₈=(648+(-5))-(455+(-46,2))=234,2 · 10³ Дж/моль

ΔS₂₉₈=∑nΔS_298прод.- ∑nΔS_298исх.

ΔS₂₉₈=(212+210,2)-(202,1+192,6)=27,6 Дж/моль

ΔG₂₉₈= ΔH₂₉₈-T · ΔS₂₉₈

ΔG₂₉₈=234,2 · 10³-298·27,6=151 кДж/моль

Теперь рассчитаем всё тоже самое, но только в интервале температур 298⁰±15⁰К и построим график зависимости ΔG=f(T).

ΔH_T= ΔH₂₉₈+∫₂₉₈ΔC_p dT

ΔS_T= ΔS₂₉₈+∫₂₉₈ΔC_p/T dT

ΔG_T= ΔH_T-TΔS_T

Расчет:

ΔH₂₈₃=648+19.7(283-298) = 352.5 кДж/моль

ΔH₂₈₈=648+19.7(288-298) = 451 кДж/моль

ΔH₂₉₃=648+19.7(293-298) =623, 3 кДж/моль

ΔH₂₉₈=648+19.7(298-298) =648 кДж/моль

ΔH₃₀₃=648+19.7(303-298) =746, 5 кДж/моль

ΔH₃₀₈=648+19.7(308-298) =845 кДж/моль

ΔH ₃₁₃=648+19.7(313-298) =943.5 кДж/моль

ΔH₃₁₈=648+19.7(318-298) =985 кДж/моль

ΔS₂₈₃=27,6+19.7(ln283- ln 298)=26.61 кДж/моль

ΔS₂₈₈=27,6+19.7(ln 288- ln 298)=27.01 кДж/моль

ΔS₂₉₃=27,6+19.7(ln 293- ln 298)=27.4 кДж/моль

ΔS₂₉₈=27,6+19.7(ln 298- ln 298)=27.6 кДж/моль

ΔS₃₀₃=27,6+19.7(ln 303- ln 298)=28.7 кДж/моль

ΔS₃₀₈=27,6+19.7(ln 308- ln 298)=28.9 кДж/моль

ΔS₃₁₃=27,6+19.7(ln 313- ln 298)=29.3 кДж/моль

ΔS₃₁₈=27,6+19.7 (ln 318- ln 298)=29.6 кДж/моль

ΔG₂₈₃=352.5*10³-283*26.61=345 кДж/моль

ΔG₂₈₈=451-288*27.01=443.3 кДж/моль

ΔG₂₉₃=623, 3-293*27.4=615.2 кДж/моль

ΔG₂₉₈=648-298*27.6=639.7 кДж/моль

ΔG₃₀₃=746, 5 -303*28.7=737.3кДж/моль

ΔG₃₀₈=845-308*28.9=835.6кДж/моль

ΔG₃₁₃=943.5 -313*29.3=933.3кДж/моль

ΔG₃₁₈=985-318*29.6=975.4кДж/моль

T, K

318

283

300 1000

ΔG, кДж/моль

Построили график зависимости ΔG=f(T), из него видно, что с увеличением температуры растет ΔG(в выбранном интервале).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

На основе проделанной работы можно сделать вывод о том, боразон, как соединение типа A^IIIB^V на основе бора, обладает высокой химической стойкостью, большой шириной запрещённой зоны, малой энергией ионизации примесных центров. Получение боразона связано с технологическими трудностями (использование техники сверхвысоких давлений ). Его свойства на данный момент не до конца изучены, но уже сейчас можно говорить о том, что он является удачным материалом для полупроводниковых приборов, предназначенных для работы в широком интервале температур.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Шмарцев Ю.В., ВаловЮ.А., Борщевский А.С.,

Тугоплавкие алмазоподобные проводники.

М.Металлургия,1964

2. WentorfR.H. J. Chem. Phys., 1962

3. Гёринг Х., Полупроводниковые соединенияA^IIIB^V.М.

Металлургия,1967.

4. Кировская И.А., Поверхностные свойства

алмазоподобных полупроводников.1984.

5. Рябин В.А., Термодинамические свойства веществ.1983.

6. Морачевский С.М., Сладков Д.Ю. Физико-химические

свойства молекулярных соединений.