Boruro de magnesio de aluminio o Al3MG3B56 comúnmente conocido como BAM, es un compuesto de aluminio, magnesio y boro. Coeficiente de fricción deslizante, alcanzando valores récord de 0.04 en compuestos lubricados de ALMGB14 - TIB2. Primero informado en 1970, BAM tiene una estructura ortorrómica con cuatro unidades B12 icosaédricas por unidad de célula. a la de otros materiales ampliamente utilizados como el acero y el concreto.

Síntesis

El polvo de bam se produce comercialmente calentando una mezcla casi estociométrica de boro elemental (bajo grado porque contiene magnesio) y aluminio a temperaturas que varían de 900 ° C a 1500 ° C durante varias horas. . Para moderar la reacción y hacer que el producto sea más homogéneo, la mezcla inicial se puede procesar en un molino de pelota de alta energía. Todos los pretratamientos se realizan en una atmósfera seca e inerte para evitar la oxidación del polvo metálico.Las películas delgadas BAM se pueden recubrir sobre silicio o metal mediante deposición láser pulsada usando polvo ALMGB14 como objetivo, mientras que las muestras a granel se obtienen sinterizando el polvo.BAM típicamente contiene pequeñas cantidades de elementos de impureza (como oxígeno y hierro) que ingresan al material durante la preparación. Se cree que la presencia de hierro (más comúnmente como escombros de desgaste en la botella y los medios de comunicación de la fábrica) actúa como una ayuda de sinterización. Se puede alear con silicio, fósforo, carbono, diboruro de titanio (TIB2), nitruro de aluminio (ALN), carburo de titanio (TIC) o nitruro de boro (BN).

Propiedades

BAM tiene el coeficiente de fricción poco estubricado más bajo conocido (0.04), probablemente debido a la auto-lubricación.

Estructura

La mayoría de los materiales sobrealimentales tienen estructuras cristalinas simples y altamente simétricas, como cubos de diamantes o esfalerita. Sin embargo, BAM tiene una estructura cristalina compleja y baja en la simetría con 64 átomos por celda unitaria. La célula unitar Icosahedrons que contienen boro. Cada icosaedro contiene 12 átomos de boro. Otros ocho átomos de boro conectan el icosaedro a otros elementos en la celda unitar AlMGB14, su composición química está más cerca de Al0.75mg0.75b14. Esta no estequiometría es común en las boruradas (ver estructuras cristalinas de borunes metálicos ricos en boros y carburo de boro). Los parámetros de la celda unitar = 0.8115 nm, c = 0.5848 nm, z = 4 (cuatro unidades estructurales por unidad de celda), grupo espacial IMMA, símbolo de Pearson OI68 y densidad de 2.59 g/cm3. El punto de fusión se estima aproximadamente a 2000 ° C.

Optoelectrónico

El BandGap de BAM es de aproximadamente 1.5 eV. Se observa una absorción significativa en las energías sub-gapas y se atribuye a los átomos de metal. La resistividad depende de la pureza de la muestra y es de aproximadamente 104 ohmios · cm. El coeficiente de Seebeck es relativamente alto, entre 5.4 y 8.0 mV/k. Esta característica se origina a partir de La transferencia de electrones de los átomos metálicos al boro icosaedro, que es beneficioso para las aplicaciones termoeléctricas.

Dureza y dureza de la fractura

La microdoridad del polvo BAM es de 32–35 GPa. Esto se puede aumentar a 45 GPa mediante la aleación con boruro de titanio rico en boro, y la dureza de la fractura se puede mejorar utilizando Tib2 o depositando películas de BAM cuasi atlorfas. Tic to bam reduce su dureza. Por definición, los valores de dureza que exceden los 40 promedio de calificaciones hacen que Bam sea un material sobrealimentado. En los compuestos BAM - TIB2, la máxima dureza y tenacidad se logran en ~ 60% de volumen de TIB2. Aumentando el contenido de TIB2 a 70-80% aumentó la tasa de desgaste a expensas de aproximadamente el 10% de pérdida de dureza. El aditivo de TIB2 en sí mismo es Un material resistente al desgaste con una dureza de 28–35 GPA.

Aplicaciones

BAM está disponible comercialmente y se están investigando aplicaciones potenciales. Por ejemplo, los pistones, los sellos y las paletas en las bombas se pueden recubrir con BAM o BAM + TIB2 para reducir la fricción entre los componentes y mejorar la resistencia al desgaste. La fricción de reducción reducirá el uso de energía. aplicar a las herramientas de corte. La fricción reducida reduce la fuerza requerida para cortar objetos, extendiendo la vida útil de la herramienta y potencialmente aumentando las velocidades de corte. Se han encontrado que los recubrimientos tan delgados como 2-3 micras aumentan la eficiencia de la herramienta de corte y reducen el desgaste.