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Solid–Solid Solutions01:24

Solid–Solid Solutions

The temperature-composition phase diagram of two solids, A and B, which are immiscible in the solid phase but form miscible liquids, shows that when the temperature is low, these two exist as separate, pure solids (A and B). As the temperature increases, they transition into a single-phase liquid solution where A and B coexist. Moving from point a1 to a2 in the phase diagram, the composition changes such that solid B begins to separate from the solution, enriching the remaining liquid with A.

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Hacia materiales súper duros de bajo costo: soluciones sólidas basadas en tetraboruro de tungsteno.

Reza Mohammadi1, Miao Xie, Andrew T Lech

  • 1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California, USA.

Journal of the American Chemical Society
|November 23, 2012
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Los investigadores mejoraron la dureza del tetraboruro de tungsteno (WB(4) mediante la creación de soluciones sólidas con tantalio, manganeso y cromo. El material más duro alcanzó una dureza Vickers de 57.3 GPa, mostrando potencial para aplicaciones de materiales avanzados.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
  • Química del estado sólido Química del estado sólido

Sus antecedentes:

  • El tetraboruro de tungsteno (WB(4)) es un material rentable dentro de los boruros de metales de transición tardíos.
  • Mejorar su dureza es crucial para expandir sus aplicaciones.

Objetivo del estudio:

  • Para sintetizar y caracterizar WB(4) soluciones sólidas con tantalio (Ta), manganeso (Mn) y cromo (Cr).
  • Para investigar el efecto de estas adiciones en la dureza y las propiedades estructurales de WB(4).

Principales métodos:

  • Las soluciones sólidas se sintetizaron utilizando la fusión por arco.
  • La pureza elemental y de fase se analizó utilizando espectroscopia de rayos X dispersiva de energía (EDS) y difracción de rayos X (XRD).
  • La dureza de Vickers se midió a través de microindentación, y se utilizó XRD de alta presión para determinar el módulo de bulto.

Principales resultados:

  • Se determinaron los límites de solubilidad: <10 at.% para Cr, <20 at.% para Mn, y >20 at.% para Ta en WB.
  • Los valores de dureza optimizados alcanzaron 57,3 ± 1,9 GPa para W ((0,93) Ta ((0,02) Cr ((0,05) B ((4)) a una carga de 0,49 N.
  • La solución sólida más dura exhibió un módulo de masa de 335 ± 3 GPa y suprimió una transición de fase inducida por presión.

Conclusiones:

  • Las soluciones sólidas ternales de WB ((4) con Ta y Cr mejoran significativamente la dureza.
  • El material desarrollado W-Ta-Cr-B(4) muestra propiedades mecánicas superiores y estabilidad de fase bajo presión.