HARTSTOFFE VON

DR. PHIL. NAT.R. KIEFFER UND DR. ING.F. BENESOVSKY HON.-PROFESSOR AN DER UNIVERSITÄT WIEN

HEUTTE/TIROL DIREKTOR DER VERSUCHSANSTALT DER

METALLWERK PLANSEE A. G .• REUTTE/TIROI.

MIT 179 TEXTABBILDUNGEN

Springer-Verlag Wien GmbH 1963

ISBN 978-3-7091-7152-3 ISBN 978-3-7091-7151-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-7091-7151-6

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© 1963 by Springer-Verlag Wien

Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag/Wien 1963 Softcover reprint of the bardeover Ist edition 1963

Vorwort

Das 1953 erschienene Buch "Hartstofje und Hartmetalle" von R. KIEFFER und P. ScHWARZKOPF unter Mitarbeit von F. BENESOVSKY und W. LESZYNSKI hatte eine gute Aufnahme bei der Fachwelt gefunden und anscheinend einem echten Bedürfnis von Wissenschaft und Technik Rechnung getragen.

Während es vor etwa 10 Jahren noch möglich war, das Gebiet der metallischen Hartstoffe (Karbide, Nitride, Boride und Silizide der hochschmelzenden Übergangsmetalle) und der vorzugsweise aus Karbiden gefertigten Hartmetalle geschlossen in einem Buchband zu behandeln, sahen sich die Verfasser bei der Umarbeitung und Neufassung des Buches ,,Hartstoffe und Hartmetalle'' gezwungen, eine Zweiteilung in den hiermit vorliegenden Band "Hartstofje", und ein':3n noch in Vorbereitung befindlichen Band "Hartmetalle" vorzunehmen. Besonders auf dem Hartstoffgebiete wurden in den letzten Jahren eine Fülle neuer Tatsachen erarbeitet und große Lücken in den Kennt­nissen über metallische und nichtmetallische Hartstoffe geschlossen. So wurden unter anderem die fehlenden Borid-, Nitrid- und Silizid­Zweistoffsysteme, die Karbid- und Karbidmischkristallsysteme mit Hafnium-, Uran- und Thoriumkarbid sowie die Dreistofflegierungen der Übergangsmetalle mit jeweils einem oder zwei der Elemente Kohlenstoff, Bor, Silizium und Stickstoff zumindest teilweise geklärt und berücksichtigt. Die Synthese des Diamanten wurde kurz be­handelt; sie läßt die Bedeutung der Anwendung von hohem Druck und hoher Temperatur bei der Erzeugung neuer, dichtest gepackter nichtmetallischer und metallischer Hartstoffe erkennen.

Die Fülle neuer Erkenntnisse über den Aufbau und die Struktur von Hartstoffphasen ließ eine Neufassung des Theoriekapitels, welche H. NowoTNY freundlicherweise übernommen hat, als unbedingt not­wendig erscheinen.

Herr P. ScHWARZKOPF konnte sich aus Gesundheitsgründen an der Neubearbeitung nicht beteiligen, er hat uns aber großzügig die volle Unterstützung der Metallwerk Plansee Aktiengesellschaft zu­kommen lassen.

Wir gedenken an dieser Stelle unseres alten Freundes und Mit­arbeiters W. LESZYNSKI, den ein allzufrüher Tod aus dem alten Hartmetallteam herausgerissen hat.

IV Vorwort

Die Verfasser danken den Mitarbeitern der Versuchsanstalt der Metallwerk Plansee AG., ReuttejTirol für die Hilfe bei der An­fertigung der Abbildungen und Tabellen sowie bei der Literatur­beschaffung. Frl. R. ERHART und Frl. 0. PLÖRER haben bei der mühsamen Niederschrift wertvolle Hilfe geleistet.

Der Springer-V erlag kam allen unseren Wünschen bezüglich der Drucklegung nach und ermöglichte es, auch noch neu erschienene Arbeiten durch umfangreiche Ergänzungen zu berücksichtigen. Dafür und für die wie stets vorbildliche Ausstattung sei diesem unser besonderer Dank ausgesprochen.

ReuttejTirol, im Frühjahr 1963 Die Verfasser

Aus dem Vorwort zum Buch "Hartstoffe und Hartmetalle"

Das Gebiet der Hartstoffe und Hartmetalle wurde im Buchschrift­tum bis jetzt nur in der Monographie von Karl Becker und in Form von Einzelkapiteln in pulvermetallurgischen Standardwerken be­handelt. Durch die stürmische Entwicklung der letzten 20 Jahre auf dem vorliegenden Sachgebiet ist ein großer Teil der angegebenen Daten über die bekanntgewordeneil metallischen Hartstoffe und Hart­metalle überholt. Um einem dringlichen Bedürfnis der Fachkreise auf dem Hartmetallgebiet und verwandten Gebieten nachzukommen, haben sich die Verfasser veranlaßt gesehen, alle ihnen zugängigen Literaturstellen, unter Verwertung ihrer diesbezüglichen eigenen Erfahrungen und Veröffentlichungen, in Buchform zusammenzu­fasseiL

Unter metallischen Hartstoffen wurden im älteren Schrifttum nur Karbide, Boride und Nitride der Übergangsmetalle der vierten bis sechsten Gruppe des Periodensystems verstanden. Die Silizide wurden damals, vornehmlich wegen ihrer vergleichsweise geringen Härte, noch nicht zu den Hartstoffen gezählt. Da die Silizide jedoch bei der Entwicklung warm- und zunderfester Legierungen ein be­sonderes Interesse gefunden haben und sich ferner herausstellte, daß dieselben neben ihrem metallischen Charakter teilweise doch recht beachtliche Härten aufweisen, die z. B. an die Härte des Molybdän­oder Tantalkarbides herankommen, haben wir uns entschlossen, auch die Silizide parallel mit den Karbiden, Nitriden und Boriden zu behandeln.

Die Strukturuntersuchungen der metallischen Hartstoffe, ins­besondere der Boride und Silizide und der betreffenden Mischkristalle bzw. Mischphasen, brachten in der letzten Zeit viele interessante, teils grundlegende Ergebnisse. Es konnten die Arbeiten bis etwa Ende 1952 berücksichtigt werden.

Reutte/Tirol, im Frühjahr 1953 Die Verfasser

Inhaltsverzeichnis

Seite

I. Einleitun~ und Geschichte der Hartstoffe ................ .

II. Theorie der metallischen Hartstoffe. Von Prof. Dr. H. N owoTNY 13 A. Aufbau der Hartstoffphasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

l. Karbide, Nitride (Einlagerungsverbindungen) . . . . . . . . . . . . . 13 2. Boride und Silizide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

B. Die interatomaren Kräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 l. Der Elektronenaufbau von MischphaHen der Übergangs·

metalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2. Elektronische Deutung von MX-Verbindungen . . . . . . . . . . . 30 3. Versuche zur Deutung der Bindungsfragen bei Boriden tmd

ähnlichen Hartstoffphasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 C. Versuche zur Errechnung der Härte von Hartstoffen . . . . . . . . 39

III. Die Karbide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 A. Die Herstellung der Karbide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

l. Die Herstellung im Schmelzfluß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2. Karburierung der pulverförmigen Metalle oder Oxyde mit

festem Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fio 3. Die Karburierung der Metalle oder Oxyde mit Kohlenstoff

enthaltenden Gasen, gegebenenfalls unter Zusatz von festem Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4. Die Abscheidung aus der Gasphase (Aufwachsverfahren) . . 59 5. Die chemische Isolierung aus aufgekohlten Ferrolegierungen

bzw. Metallschmelzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6. Die Abscheidung durch· Elektrolyse von Salzschmelzen . . . . 68 7. Reinigung der hochschmelzenden Karbide und Herstellung

von dichten Sinterkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 B. Die Einzelkarbide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

l. Titankarbid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 b) Das System Titan-Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 d) Verwendung........................................ 96

2. Zirkoniumkarbid ....................................... 101 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 b) Das System Zirkonium-Kohlenstoff ................... 108 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ll 0 d) Verwendung ........................................ 110

3. Hafnünnkarbid ........................................ 113 a) Herstellung ......................................... 113 b) Das System Hafnium-Kohlenstoff .................... ll5 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ll 7 d) Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Inhaltsverzeichnis VII

Seite

4. Vanadinkarbid ........................................ 118 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 b) Das System Vanadin-Kohlenstoff ..................... 121 c) Eigenschaften ...................................... 127 d) Verwendung ........................................ 127

5. Niobkarbid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 b) Das System Niob-Kohlenstoff ........................ 130 c) Eigenschaften ...................................... 132 d) Verwendung ....................................... 134

6. Tantalkarbid .......................................... 135 a) Herstellung ......................................... 135 b) Das System Tantal-Kohlenstoff ...... : ............... 141 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 d) Verwendung ........................................ 146

7. Chromkarbid .......................................... 148 a) Herstellung ......................................... 148 b) Das System Chrom-Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . ..... 151 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 d) Verwendung ........................................ 155

8. Molybdänkarbid ....................................... 155

a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 b) Das System Molybdän-Kohlenstoff .................... 163 c) Eigenschaften ...................................... 167 d) Verwendung ........................................ 170

9. Wolframkarbid ........................................ 170 a) Herstellung in wissenschaftlichem und halbtechnischem

Rahmen ........................................... 170 b) Technische Herstellung von Wolframkarbid WC ....... 183 c) Das System Wolfram-Kohlenstoff ..................... 187 d) Eigenschaften .. _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 e) Verwendung ........................................ 194

10. Thoriumkarbid ........................................ 195 a) Herstellung ......................................... 195 b) Das System Thorium-Kohlenstoff .................... 195 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

11. Urankarbid ........................................... 197 a) Herstellung ......................................... 197 b) Das System Uran-Kohlenstoff ........................ 202 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 d) Verwendung ........................................ 205

12. Plutoniumkarbid ...................................... 209

13. Neptuniumkarbid ...................................... 210

C. Karbid-Mehrstoffsysteme .................................. 210

l. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

a) Mischkristalle der 4 a und 5 a Karbide . . . . . . . . . . . . . . . . 211 b) Mischkristalle der 4 a und 5 a Karbide und 6a Karbiden 212

2. Die Herstellung von Karbidmischkristallen .............. 214

VIII Inhaltsverzeichnis

Seite a) Mischkristallbildung durch Karburierung von Metalloxyd-

gemengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 b) Mischkristallbildung dnrch Karburierung von Metall-

gemengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 c) Mischkristallbildung aus Gemengen vorgebildeter Karbide 217 d) Mischkristallbildung durch Verwendung diffusionsför-

dernder Zusätze .................................... 218 e) Mischkristallherstellung durch Umsetzung im Schmelzbad

und Isolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 f) Karbidmischkristallbildung aus der Gasphase .......... 221 g) Mischkristallbildung durch gemeinsames Niederschmelzen 221 h) Mischkristallbildung durch Schmelzflußelektrolyse ...... 221

3. Karbid-Zweistoffsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 4. Ternäre und Mehrstoffkarbidsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4

IV. Die Nitride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 A. Herstellung der Nitride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

l. Nitrierung von Metalloxyden mit Stickstoff oder Ammoniak bei gleichzeitiger Anwesenheit von Kohlenstoff . . . . . . . . . . . 289

2. Nitrierung von Metallen und Metallhydriden mit Stickstoff oder Ammoniak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

3. Umsetzung von Metallverbindungen ..................... 292 4. Abscheidung aus der Gasphase (Aufwachsverfahren) . . . . . . 293 5. Isolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 6. Reinigung der Nitride und Herstellung von Sinterkörpern 294

B. Die Einzelnitride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 1. Titannitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

a) Herstellung ......................................... 295 b) Das System Titan-Stickstoff ......................... 299 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 d) Verwendung ........................................ 305

2. Zirkoniumnitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 a) Herstellung ......................................... 306 b) Das System Zirkonium-Stickstoff ..................... 307 c) Eigenschaften ...................................... 309

3. Hafniumnitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 b) Das System Hafnium-Stickstoff ...................... 311 c) Eigenschaften ...................................... 312

4. Vanadinnitrid ......................................... 312 a) Herstellung ......................................... 312 b) Das System Vanadin-Stickstoff ....................... 314 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

5. Niobnitrid ............................................ 317 a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 b) Das System Niob-Stickstoff .......................... 318 c) Eigenschaften ...................................... 323

6. Tantalnitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 b} Das System Tantal-Stickstoff ........................ 325 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

Inhaltsverzoichni:; IX

Seite

7. ChromnitriJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 b) Das System Chrom-Stickstoff ........................ 330 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 J) Verwendung ........................................ 333

8. Molybdännitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 a) Herstellung ......................................... 333 b) Das System Molybdän-Stickstoff ..................... 334 c) Eigenschaften ...................................... 337

9. Wolframnitrid ......................................... 337 a) Herstellung ......................................... 337 b) Das System Wolfram-Stickstoff ...................... 338 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

C. Nitride der Actinide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 l. Thoriumnitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 2. Urannitrid ............................................ 342

a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 b) Das System Uran-Stickstoff ......................... 345 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 d) Verwendung ........................................ 345

3. Neptunium- und Plutoniumnitrid ....................... 346 D. Die Systeme Nitrid-Nitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

l. Allgemeines und Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 2. Nitrid-Zweistoffsysteme ................................. 347

E. Die Systeme Nitrid-Karbid ............................... 351 l. Allgemeines und Herstellung ............................ 351 2. Nitrid-Karbid-Zweistoffsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

V. Die Boride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 A. Die Herstellung der Boride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

l. Herstellung von Boriden durch Zusammenschmelzen des Metalles mit Bor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

2. Herstellung von Boriden durch Umsetzung des Metalles mit Bor in festem Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

3. Umsetzung des Metalloxydes mit B 20 3 in Gegenwart von Aluminium, Silizium oder Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

4. Umsetzung des Metalles, Hydrides, Oxydes oder Karbides mit Borkarbid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

5. Abscheidung durch Schmelzelektrolyse von Salzgemischen 371 6. Abscheidung aus der Gasphase (Aufwachsverfahren) . . . . . . 373 7. Reinigung der Boride und Herstellung von Sinterkörpern 375

B. Die Einzelboride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 l. Titanborid ............................................ 376

a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 b) Das System Titan-Bor .............................. 379 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 d) Verwendung ........................................ 387

2. Zirkoniumborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 b) Das System Zirkonium-Bor .......................... 389

X Inhaltsverzeichnis

Seite

c) Eigenschaften ...................................... 391 d) Verwendung ........................................ 396

3. Hafninmborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 b) Das System Hafnium-Bor ........................... 396 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 d) Verwendung ........................................ 398

4. Vanadinborid ......................................... 398 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 b) Das System Vanadin-Bor ............................ 399 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400

5. Niobborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 a) Herstellung ......................................... 403 b) Das System Niob-Bor ............................... 40i c) Eigenschaften ...................................... 406

6. Tantalborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 b) Das System Tantal-Bor ............................. 410 c) Eigenschaften ...................................... 412

7. Chromborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5 a) Herstellung ......................................... 415 b) Das System Chrom-Bor ............................. 417 c) Eigenschaften ............... , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 d) Verwendung ........................................ 422

8. Molybdänborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 b) Das System Molybdän-Bor .......................... 425 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 d) Verwendung ........................................ 429

9. \Volframborid ......................................... 429 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 b) Das System Wolfram-Bor ........................... 431 c) Eigenschaften ...................................... 432

U. Boride der Actinide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 l. Thoriumborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

a) Herstellung ......................................... 435 b) Das System Thorinm-Bor ............................ 435 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

2. Uranborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 a) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 b) Das System Uran-Bor .............................. 438 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

3. Plutoniumborid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

D. Die Systeme Borid-Borid ................................. 440 l. Allgemeines nnd Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 2. Borid-Zweistoffsysteme ................................. 442 3. Borid-Dreistoffsystemc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

E. Die Systeme Borid-Karbid ................................ 449 F. Die Systeme Borid-Nitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

Inhaltsverzeichnis XI

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VI. Die Silizide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-55 A. Die Herstellung der Silizide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

l. Direkte Vereinigung der Metalle mit Silizium dnrch Schmelzen oder Sintern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

2. Reduktion der Metalloxyde mit Silizium . . . . . . . . . . . . . . . . 460 3. Umsetzung der Metalloxyde mit Si0 2 in Gegenwart von

Kohlenstoff ........................................... 461 4. Aluminothermisches Verfahren .......................... 461 5. Umsetzung der Metalle mit Silizium in einem Kupferbad 462 6. Einwirkung von Siliziumhalogeniden auf das Metall . . . . . . . 462 7. Herstellung durch Schmelzflußelektrolyse ................ 464 8. Herstellung von Formkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

B. Die Einzelsilizide ......................................... 465 l. Titansilizid ............................................ 465

a) Herstellung ......................................... 465 b) Das System Titan-Silizium ........................... 466 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

2. Zirkoniumsilizid ....................................... 4 70 a) Herstellung ......................................... 470 b) Das System Zirkonium-Silizium ...................... 472 c) Eigenschaften .............. : . ...................... 474

:3. Hafniumsilizid ......................................... 477 a) Herstellung ......................................... 477 b) Das System Hafnium-Silizium ........................ 477 c) Eigenschaften ...................................... 478

4. VanadinsUizid ......................................... 478 a) Herstellung ......................................... 478 b) Das System Vanadin-Silizium ........................ 480 c) Eigenschaften ...................................... 481

n. Niobsilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 a) Herstellung ......................................... 483 b) Das System Niob-Silizium ........................... 485 c) Eigenschaften ...................................... 488

6. Tantalsilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 a) Herstellung ......................................... 490 b) Das System Tantal-Silizium .......................... 492 c) Eigenschaften ...................................... 493

7. Chromsilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 a) Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 b) Das System Chrom-Silizium .......................... 497 c) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499

8. Molybdänsilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 a) Herstellung ......................................... 499 h) Das System Molybdän-Silizium ...................... 505 c) Eigenschaften ............... , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 d) Verwendung ........................................ 511

9. Wolframsilizid ........................................ 512 a) Herstellung ......................................... 512 b) Das System \Volfram-Silizium ....................... 513 c) Eigenschaften ...................................... 516

XII Inhaltsverzeichnis

Seite

C. Silizide der Actinide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 l. Thoriumsilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

a) Das System Thorium-Silizium ........................ 517 b) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

2. Uransilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 a) Das System Uran-Silizium ........................... 520 b) Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521 c) Verwendung ........................................ 522

3. Neptuniumsilizid ...................................... 524 4. Plutoniumsilizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

D. Die Systeme Silizid-Silizid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 l. Allgemeines und Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 2. Silizid-Zwei- und Mehrstoffsysteme ...................... 528

E. Die Systeme Silizid-Karbid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

F. Die Systeme Silizid-Nitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

G. Die Systeme Silizid-Borid ................................. 540

VII. Nichtmetallische Hartstoffe ............................... 548

A. Diamant (natürlicher und synthetischer) ................... 554

B. Borkarbid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

C. Siliziumkarbid ........................................... 561

D. Aluminiumoxyd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562

VIII. Prüfung von Hartstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 l. Chemische Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

a) Karbide ............................................ 566 b) Nitride ............................................ 567 c) Boride ............................................. 567 d) Silizide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568

2. Feinstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568 3. Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 4. Härte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 5. Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 6. Schmelzpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 7. Sonstige thermische Eigenschaften ...................... 572 8. Thermodynamische Eigenschaften ....................... 572 9. Elektrische und magnetische Eigenschaften .............. 573

10. Zunderverhalten ....................................... 574 11. Gefüge ............................................... 574

Namenverzeichnis ............................................. 576

Sachverzeichnis ............................................... 596