О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28
Исследована твердость новой фазы высокого давления бора — ромбического γ-B28. Согласно полученным данным, γ-B28 имеет максимальную (~ 50 ГПа) твердость среди известных кристаллических модификаций бора....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20759 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 / В.Л. Соложенко, А.А. Куракевич, А.Р. Оганов // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 6. — С. 84-85. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860094250330357760 |
|---|---|
| author | Соложенко, В.Л. Куракевич, А.А. Оганов, А.Р. |
| author_facet | Соложенко, В.Л. Куракевич, А.А. Оганов, А.Р. |
| citation_txt | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 / В.Л. Соложенко, А.А. Куракевич, А.Р. Оганов // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 6. — С. 84-85. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Сверхтвердые материалы |
| description | Исследована твердость новой фазы высокого давления бора — ромбического γ-B28. Согласно полученным данным, γ-B28 имеет максимальную (~ 50 ГПа) твердость среди известных кристаллических модификаций бора.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:25:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 84
УДК 546.27:539.533
В. Л. Соложенко, А. А. Куракевич (г. Париж)
А. Р. Оганов (г. Цюрих)
O твердости новой фазы бора —
ромбического γ-B28
Исследована твердость новой фазы высокого давления бора —
ромбического γ-B28. Согласно полученным данным, γ-B28 имеет максимальную
(~ 50 ГПа) твердость среди известных кристаллических модификаций бора.
Ключевые слова: ромбический бор, твердость.
Среди 16 полиморфных модификаций бора, упоминавшихся в
литературе [1], во-видимому, только три отвечают чистому элементу: ромбо-
эдрическая низкотемпературная фаза α-B12 [2], ромбоэдрическая высокотем-
пературная фаза низкого давления β-B106 [3] и тетрагональная высокотемпе-
ратурная фаза t-B192 [4]. Недавно была синтезирована новая фаза высокого
давления бора — ромбический γ-B28 [5]. Структура этой фазы (рисунок, а)
была установлена в [5] с помощью расчетов ab initio в рамках эволюционного
алгоритма USPEX [6]. На настоящий момент твердость измерена только для
α-B12 (HV = 42 ГПа [7]) и β-B106 (HV = 45 ГПа [8]), и полученные эксперимен-
тальные значения находятся в хорошем соответствии с величинами 39,2 и
43,8 ГПа, рассчитанными авторами в рамках термодинамической модели
твердости [9, 10]. В настоящей работе была впервые измерена твердость по-
ликристаллического ромбического γ-B28.
В качестве исходного материала при синтезе γ-B28 был использован высо-
кокристаллический β-B106 (99,995 % (ат.)). Синтез проводили в многопуан-
сонном двухступенчатом аппарате (1000-тонный пресс Мах Voggenreiter /
Walker модуль) при давлениях 15—20 ГПа и температурах 1800—2000 К в
течение 10—30 мин. Для изоляции образца от элементов ячейки высокого
давления использовали капсулы из пиролитического нитрида бора, который
не взаимодействует с кристаллическим бором при температурах ниже 2000 К
[11]. Согласно данным рентгеновской дифрактометрии (TEXT 3000, INEL) и
элементного анализа (SX-50 Camebax, Cameca), полученные образцы пред-
ставляют собой кристаллический γ-B28 (ромбическая сингония, пространст-
венная группа Pnnm, a = 5,054 Å, b = 5,612 Å, c = 6,966 Å), не содержащий
посторонних примесей.
Твердость по Виккерсу измеряли с помощью микротвердомера Duramin-
20 (Struers) при нагрузках F от 1 до 20 Н и времени индентирования 20 с. При
каждой нагрузке наносили не менее четырех отпечатков на расстоянии
∼ 200 мкм друг от друга. При F > 10 Н появление больших трещин и сколов
отпечатка не позволяло корректно оценить значения твердости.
Согласно полученным данным (см. рисунок, б), поликристаллический γ-
B28 имеет твердость 50(11) ГПа, что заметно выше твердости других модифи-
каций бора [7, 8] и хорошо согласуется с величиной 48,8 ГПа, рассчитанной в
© В. Л. СОЛОЖЕНКО, А. А. КУРАКЕВИЧ, А. Р. ОГАНОВ, 2008
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2008, № 6 85
рамках термодинамической модели твердости [9, 10]. Таким образом, новая
фаза высокого давления γ-B28 имеет максимальную величину твердости в
ряду известных кристаллических модификаций бора, что обусловлено ее
максимальной плотностью (2,544 г/см3).
а
0 1 2 3 4 5
35
40
45
50
55
60
65
β�B
106
α�B
12
γ�B
28
H
V
, ГПа
F, H
б
Кристаллическая структура γ-B28 (а) и зависимость твердости этой фазы от нагрузки (б). В
структуре новой фазы центры тяжести икосаэдров B12 и гантелей B2 образуют структуру
типа NaCl [5].
Авторы благодарны Дж. Чену (Jiuhua Chen) и Я.-Ж. Ма (Yanzhang Ma),
которые независимо синтезировали γ-B28 и участвовали в расшифровке
структуры этой фазы, а также выражают признательность Agence Nationale de
la Recherche (грант ANR-05-BLAN-0141) и Swiss National Science Foundation
(гранты 200021-111847/1 и 200021-116219) за финансовую поддержку.
1. Douglas B. E., Ho S.-M. Structure and chemistry of crystalline solids. — New York: Springer,
2006. — 346 p.
2. Decke B. F., Kaspe J. S. The crystal structure of a simple rhombohedral form boron // Acta
Cryst. — 1959. — 12. — P. 503—506.
3. Hoard J. L., Sullenger D. B., Kennard C. H. L., Hughes R. E. The structure of beta-
rhombohedral boron // J. Solid State Chem. — 1970. — 1, N 2. — P. 268—277.
4. Vlasse M., Naslain R., Kasper J. S., Ploog K. Crystal structure of tetragonal boron related to
α-AlB12 // Ibid. — 1979. — 28, N 3. — P. 289—301.
5. Oganov A. R., Chen J., Gatti C. et al. Ionic high-pressure form of elemental boron // Nature.
— 2008. — manuscript 2007-01-00879, in press — P. 1—4.
6. Oganov A. R., Glass C. W. Crystal structure prediction using ab initio evolutionary algo-
rithms: Principles and applications // J. Chem. Phys. — 2006. — 124. — P. 244704.
7. Amberger E., Stumpf W. Boron // Gmelin handbook of inorganic chemistry. — Berlin:
Springer-Verlag, 1981. — P. 112—238.
8. Bolmgren H., Lundström T., Okada S. Structure refinement of the boron suboxide B6O by the
Rietveld method // Boron-Rich Solids: Proc. AIP Conf. — New York: American Institute of
Physics, 1991. — Vol. 231. — P. 197—200.
9. Mukhanov V. A., Kurakevych O. O., Solozhenko V. L. Thermodynamic aspects of materials’
hardness: prediction of novel superhard high-pressure phases // High Press. Res. — 2008. —
DOI: 10.1080/08957950802429052 (manuscript GHPR343073). — P. 1—7.
10. Муханов В. А., Куракевич А. А., Соложенко В. Л. Взаимосвязь твердости и сжимаемо-
сти веществ с их строением и термодинамическими свойствами // Сверхтв. материалы.
— 2008. — № 6. — С. 10—22.
11. Solozhenko V. L., Le Godec Y., Kurakevych O .O. Solid-state synthesis of boron subnitride,
B6N: myth or reality? // C. R. Chimie. — 2006. — 9, N 11—12. — P. 1472—1475.
LPMTM—CNRS, Université Paris Nord Поступило 06.10.08
Department of Materials, ETH Zürich
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20759 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3119 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:25:20Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Соложенко, В.Л. Куракевич, А.А. Оганов, А.Р. 2011-06-04T19:06:48Z 2011-06-04T19:06:48Z 2008 О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 / В.Л. Соложенко, А.А. Куракевич, А.Р. Оганов // Сверхтвердые материалы. — 2008. — № 6. — С. 84-85. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20759 546.27:539.533 Исследована твердость новой фазы высокого давления бора — ромбического γ-B28. Согласно полученным данным, γ-B28 имеет максимальную (~ 50 ГПа) твердость среди известных кристаллических модификаций бора. Авторы благодарны Дж. Чену (Jiuhua Chen) и Я.-Ж. Ма (Yanzhang Ma), которые независимо синтезировали γ-B28 и участвовали в расшифровке структуры этой фазы, а также выражают признательность Agence Nationale de la Recherche (грант ANR-05-BLAN-0141) и Swiss National Science Foundation (гранты 200021-111847/1 и 200021-116219) за финансовую поддержку. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Письма в редакцию О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 Article published earlier |
| spellingShingle | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 Соложенко, В.Л. Куракевич, А.А. Оганов, А.Р. Письма в редакцию |
| title | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 |
| title_full | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 |
| title_fullStr | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 |
| title_full_unstemmed | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 |
| title_short | О твердости новой фазы бора — ромбического γ-B28 |
| title_sort | о твердости новой фазы бора — ромбического γ-b28 |
| topic | Письма в редакцию |
| topic_facet | Письма в редакцию |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20759 |
| work_keys_str_mv | AT soloženkovl otverdostinovoifazyborarombičeskogoγb28 AT kurakevičaa otverdostinovoifazyborarombičeskogoγb28 AT oganovar otverdostinovoifazyborarombičeskogoγb28 |