Page 129 - Zmist-n4-2015

Результати та їх обговорення. Як видно з табл. 1, основні механічні харак-
≈ 2). Зро-
теристики додекаборидів значно менші, ніж у чистого бору (Е В/Е МеВ 12
стання жорсткості решітки в ряді сполук МеВ 2 → МеВ 4 → МеВ 6 → МеВ 12 та си-
ли ковалентних зв’язків у цьому ж ряді [11, 12] мало би призводити до високих
значень механічних характеристик. Проте на практиці цього не спостерігаємо –
ці характеристики близькі до таких для сталі (200...210 GPа). Таку закономірність
у додекаборидних фазах РЗМ та цирконію можна пояснити особливостями крис-
талічної структури додекаборидів типу UB 12.

Таблиця 1. Основні механічні характеристики додекаборидів
рідкісноземельних металів та цирконію
Фаза YB 12 TbB 12 DyB 12 HoB 12 ErB 12 TmB 12 YbB 12 LuB 12 ZrB 12 B
–3
М·10 ,
kg/mol 218,732288,656292,232294,732296,982298,732302,732304,732220,95210,811
3
3
γ·10 , kg/m 3,444 4,540 4,611 4,655 4,706 4,756 4,820 4,868 3,611 2,340
Т melt , K 2950 2400 2550 2750 2600 2750 – 2650 2750 2075
Q, K 1052 900 850 872 872 868 845 848 976 1200
–6
a·10 , 1/K 3,2 3,6 4,6 3,6 3,7 3,8 3,7 3,4 3,5 8,3
15600
u ,
m
10400 6000 5740 5880 5900 5820 5700 5900 6520 експ. –
m/s
16200
m 0,31 0,36 0,37 0,34 0,30 0,33 0,35 0,36 0,39 0,39
G, З u 195 160 150 160 160 160 156 170 154 320[8]
m
GPа З Е calc 180 141 151 166 143 157 154 141 156 –
Розра-
E calc , 270 200 200 210 220 210 200 220 190 –
хунок
GPа
[2] 180 220 210 200 200 200 200 190 – –
E exp , Е static 250 – 190 190 195 197 198 210 200 –
GPа Е dyn 240 – 198 178 165 210 230 230 182 390[8]
f, Hz 1544 – 1300 1960 1500 1300 1500 1324 3000 3540
Структуру додекаборидів РЗМ та цирконію доцільно інтерпретувати як каркас
з архімедових кубооктаедрів (груп В 12), що утворені 12 атомами бору, у порож-
нинах, між якими розташовані атоми металу (рис. 3). Варто зазначити, що комп-
лекс з 12 атомів бору, який утворює ікосаедр, існує і в чистому кристалічному борі.
Структуру кубічних додекаборидів можна уявити як каркас з атомів бору (груп
В 12) та другої підрешітки з атомів металу, вставлених одна в одну [13]. Це може
призводити до появи специфічних міцнісних властивостей додекаборидних фаз.
Можна вважати, що в додекаборидних фазах пружний опір (механічні вла-
стивості) виникає як об’ємне явище під час ковзання однієї підрешітки Ме по
другій – борних комплексів В 12, і при цьому атоми металу відіграють роль зма-
щення, що і відображається на міцнісних характеристиках додекаборидів. Як вже
відзначали, модуль пружності додекаборидів значно менший, ніж у чистому борі.
У ньому міцнісні властивості забезпечують міцні ковалентні зв’язки В–В у сере-
дині кубооктаедрів та між ними. Такий механізм витікає і з аналізу залежності
модуля Юнґа РЗМ і відповідних додекаборидів (рис. 4). Хід залежності чітко вка-
зує, що модуль Юнґа металу менший, а для відповідного додекабориду він біль-
ший, особливо це проявляється для Y та Zr. Найслабшою в додекаборидах є ланка
–10 –10
взаємодії Ме–Ме (d Me–Me = 5,3·10 m), а найсильнішою – В–В (d В–В = 1,75·10 m)
128