Три сенсации

Страницы: 1 2

История синтеза алмазов и других сверхтвердых тел полна сенсаций, подавляющее число которых на поверку оказывались мыльными пузырями. Но три из них являются столь значительными, что пройти мимо них нельзя.

Первая весть касается нового чемпиона твердости — нитрида бора кубического, или боразона. Это новый сверхтвердый материал не на углеродистой основе *.

Нитрид бора как химическое соединение известен уже более 100 лет. Он существует в двух разновидностях: гексагональной и кубической. Кристаллическая решетка первой из них весьма схожа с графитовой, с той лишь разницей, что в вершинах сеток графита «сидят» атомы углерода, а в сетке нитрида бора — атомы бора и азота поочередно. Удельный вес нитрида бора гексагонального невелик — 2,34, и в качестве материала для обработки металлов он неприменим вследствие своей мягкости. Боразон (т. е. нитрид бора кубический) имеет удельный вес 3,45 — очень близкий к алмазу. Боразон так же непохож на нитрид бора гексагональный, как алмаз непохож на графит.

Чтобы получить боразон, тоже потребовалось «пересадить» атомы бора и азота по-иному. Высокие температуры и давления способствуют этому перемещению, как и при синтезе алмазов. В СССР синтез боразона был осуществлен в 1960 году в Институте физики высоких давлений Академии наук СССР. Получают боразон в результате химического взаимодействия борного ангидрида с углеродом и азотом при температуре 1500—1800 градусов и давлении 70 тысяч атмосфер. Наилучшие результаты достигаются при использовании хлористого бора, взаимодействующего с аммиаком.

В химическом отношении боразон состоит из 41,6% бора и 50,1% азота, остальное — различные примеси. Рентгеновское исследование структуры боразона показало, что в его кристаллической решетке атомы бора и азота строго чередуются и упакованы столь же плотно, как и в алмазе.

На первых порах боразон получали в кристаллах (кубической формы, темного, серого или черного цветов) размером до 0,25 миллиметра. Однако ныне синтезируют кристаллы и более крупные **.

Совместными усилиями ученых и работников ленинградского абразивного завода «Ильич» разработана технология получения нитрида бора кубического, который в честь города Ленина назвали эльбор. Другая марка нитрида бора кубического выпускается в Киеве под названием кубонит.

Так в цехах появились два короля твердости, но от этого «двоецарствия» индустрия лишь выиграла. Мало того, один из королей — боразон — обнаружил качества, которых нет у алмаза. И эти качества делают его в ряде случаев могущественнее.

Дело в том, что боразон обладает гораздо большей теплостойкостью, нежели алмаз. Алмазный резец сохраняет свои рабочие качества только до температуры 700- 800 градусов, форазон же отлично «держится» даже при 1300 градусах. Пб твердости он лишь немногим уступает алмазу. Боразон нейтрален к железу. Химическая стойкость боразона поразительна: на него не действуют концентрированные и разбавленные соляная, серная, азотная, фосфорная, плавиковая кислоты, а также их смеси. Едкие щелочи тоже бессильны справиться с боразоном. Все это открывает перед новым синтетическим сверхтвердым материалом широкие производственные горизонты.

Так новые материалы, порождаемые научно-техническим прогрессом, благодаря своим большим технологическим возможностям, сами ускоряют этот прогресс.

Химическое обозначение нитрида бора кубического NB. Точно так же сокращенно пишутся латинские слова «нота бене» — NB: «заметь хорошенько», «возьми на заметку!». Совпадение, конечно, случайное, но оно символично. Новый материал как бы привлекает к себе внимание заводских специалистов: «возьми меня хорошенько на заметку, пригожусь!». И этот призыв, как показывает производственная практика, услышан.

* Другой безуглеродистый алмаз, созданный химиками, — это полимерная окись титана. По твердости она мало уступает природному алмазу, а по коэффициенту преломления света даже превосходит его. «Бриллианты» из полимерной окиси титана обладают великолепной игрой огней, затмевающей блеск алмазов самой чистой воды . .

** Как сообщалось в газете «Правда» от 3 февраля 1970 г., группе научных сотрудников Института физики твердого тела и полупроводников АН БССР удалось создать вещество (сплав нитрида бора со структурой типа алмаза) не в виде песчинок, а в форме пластинок, которые можно использовать в качестве режущих лезвий инструментов.