Compuestos binarios base renio: materiales ultraduros e ...
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IV Reunión Nacional de Difractometría. Acapulco, Guerrero, México 8- 11 de noviembre del 2015 Compuestos binarios base renio: materiales ultraduros e incompresibles Erick A. Juarez–Arellano 1* , Mizraim G. Granados-Fitch 2 , Björn Winkler 3 , Alexandra Friedrich 3 , Lkhamsuren Bayarjargal 3 , Miguel Avalos–Borja 2 1 Instituto de Química Aplicada, Universidad del Papaloapan (UNPA), Circuito central 200, Col. Parque Industrial, 68301, Tuxtepec, Oaxaca, México. 2 IPICyT, División de Materiales Avanzados, Camino a la Presa San José 2055, Col. Lomas 4 sección C.P. 78216, San Luis Potosí, México. 3 Institut für Geowissenschaften, Universität Frankfurt, Altenhöferallee 1, D–60438 Frankfurt a.M., Germany. *e-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presentan los resultados de la síntesis y caracterización de compuestos binarios base renio. Palabras clave: carburo de renio, boruro de renio, nitruro de renio Se tiene una búsqueda permanente de materiales ultraduros e incompresibles que rivalicen las propiedades del diamante, que además sean fáciles de sintetizar y económicamente más rentables. Los materiales ultraduros reciben en la vida cotidiana múltiples aplicaciones como: herramientas de corte, recubrimientos de rodamientos, elementos de desbaste, brocas para la perforación de pozos, recubrimientos protectores, implantes óseos, entre muchas más. Tradicionalmente se utilizaban como materiales duros sustancias naturales como el diamante, el óxido de silicio (SiO 2 ) o el óxido de aluminio. Posteriormente se empezaron a utilizar materiales sintéticos como el diamante sintético, el carburo de tungsteno o el nitruro de boro. El problema es que muchos de estos materiales ultraduros e incompresibles son metaestables a condiciones de presión ambiente y requieren altas presiones y temperaturas para su formación. Tal es el caso del diamante, del carburo de renio o de los nitruros de renio [1-2]. En el presente trabajo se presentan resultados de la síntesis de compuestos binarios base renio tanto bajo condiciones de alta presión y alta temperatura (en celda de diamante) como resultados de mecanosíntesis a presión atmosférica. Las condiciones y productos de síntesis en la celda de diamante fuerón evaluadas por medio de radiación sincrotrón, mientras que los productos de la mecanosíntesis fuerón evaluados por difracción de rayos X convencional. El sistema Re-B es muy complejo en cuanto al número de fases encontradas aunque se pudieron obtener monocristales de diboruro de renio ReB 2 después de la síntesis en la celda de diamante (Fig. 1). Por otro lado, por medio de la mecanosíntesis también se obtuvieron monocristales tanto de diboruro de renio ReB 2 como de carburo de renio Re 2 C (Fig. 2) [3]. La obtención de estos compuestos a presión ambiente abre la posibilidad de sintetizar materiales ultraduros e incompresibles más fácilmente y económicamente más rentable. Agradecimientos. Los autores agradecen el financiamiento recibido mediante los proyectos financiados por CONACyT (CB–2009–01–129934, CB-2010-01-151551 e INFRA-2014-01-224220), y el gobierno Alemán a través de la DFG (Wi–1232 y Wi–1232/35–1). También agradecen a G. Labrada, A.I. Peña y D. Partida por apoyo técnico y al LINAN por acceso al laboratorio de microscopia.
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IV Reunión Nacional de Difractometría. Acapulco, Guerrero, México 8- 11 de noviembre del 2015
Compuestos binarios base renio: materiales ultraduros e incompresibles Erick A. Juarez–Arellano1*, Mizraim G. Granados-Fitch2, Björn Winkler3, Alexandra Friedrich3, Lkhamsuren Bayarjargal3, Miguel Avalos–Borja2 1Instituto de Química Aplicada, Universidad del Papaloapan (UNPA), Circuito central 200, Col. Parque
Industrial, 68301, Tuxtepec, Oaxaca, México. 2IPICyT, División de Materiales Avanzados, Camino a la Presa San José 2055, Col. Lomas 4 sección C.P.
78216, San Luis Potosí, México. 3Institut für Geowissenschaften, Universität Frankfurt, Altenhöferallee 1, D–60438 Frankfurt a.M.,
Germany. *e-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presentan los resultados de la síntesis y caracterización de compuestos binarios base renio. Palabras clave: carburo de renio, boruro de renio, nitruro de renio Se tiene una búsqueda permanente de materiales ultraduros e incompresibles que rivalicen las propiedades del diamante, que además sean fáciles de sintetizar y económicamente más rentables. Los materiales ultraduros reciben en la vida cotidiana múltiples aplicaciones como: herramientas de corte, recubrimientos de rodamientos, elementos de desbaste, brocas para la perforación de pozos, recubrimientos protectores, implantes óseos, entre muchas más. Tradicionalmente se utilizaban como materiales duros sustancias naturales como el diamante, el óxido de silicio (SiO2) o el óxido de aluminio. Posteriormente se empezaron a utilizar materiales sintéticos como el diamante sintético, el carburo de tungsteno o el nitruro de boro. El problema es que muchos de estos materiales ultraduros e incompresibles son metaestables a condiciones de presión ambiente y requieren altas presiones y temperaturas para su formación. Tal es el caso del diamante, del carburo de renio o de los nitruros de renio [1-2]. En el presente trabajo se presentan resultados de la síntesis de compuestos binarios base renio tanto bajo condiciones de alta presión y alta temperatura (en celda de diamante) como resultados de mecanosíntesis a presión atmosférica. Las condiciones y productos de síntesis en la celda de diamante fuerón evaluadas por medio de radiación sincrotrón, mientras que los productos de la mecanosíntesis fuerón evaluados por difracción de rayos X convencional. El sistema Re-B es muy complejo en cuanto al número de fases encontradas aunque se pudieron obtener monocristales de diboruro de renio ReB2 después de la síntesis en la celda de diamante (Fig. 1). Por otro lado, por medio de la mecanosíntesis también se obtuvieron monocristales tanto de diboruro de renio ReB2 como de carburo de renio Re2C (Fig. 2) [3]. La obtención de estos compuestos a presión ambiente abre la posibilidad de sintetizar materiales ultraduros e incompresibles más fácilmente y económicamente más rentable. Agradecimientos. Los autores agradecen el financiamiento recibido mediante los proyectos financiados por CONACyT (CB–2009–01–129934, CB-2010-01-151551 e INFRA-2014-01-224220), y el gobierno Alemán a través de la DFG (Wi–1232 y Wi–1232/35–1). También agradecen a G. Labrada, A.I. Peña y D. Partida por apoyo técnico y al LINAN por acceso al laboratorio de microscopia.
SMCr. IV Reunión Nacional de Difractometría. Acapulco, Guerrero, México 8- 11 de noviembre del 2015
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Referencias
1. A. Friedrich, B. Winkler, E.A. Juarez-Arellano, L. Bayarjarga. “Synthesis of binary transition metal nitrides, carbides and borides from the elements in the laser-heated diamond anvil cell and their structure-property relations” Materials 4 (2011) 1648-1692.
2. E.A. Juarez–Arellano, B. Winkler, A. Friedrich, D.J. Wilson, M. Koch–Müller, K. Knorr, S. Vogel, J. Wall, H. Reiche, W. Crichton, M. Ortega, M. Avalos–Borja. “Reaction of Rhenium and Carbon at High Pressure and Temperatures“ Zeitschrift für Kristallographie 223 (2008) 492–501.
3. M.G. Granados-Fitch, E.A. Juarez-Arellano, J.M. Quintana-Melgoza, M. Avalos-Borja. “Mechanosynthesis of rhenium carbide at ambient pressure and temperature” International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (2015) Enviado.
Figura 1. (a) Esquema de la celda de diamante donde se lleva a cabo la síntesis de materiales bajo condiciones extremas de presión y temperatura. (b) Monocristales de diboruro de renio ReB2 después de la síntesis.
Figura 2. Productos de mecanosíntesis de (a-b) diboruro de renio ReB2 y (c-d) carburo de renio Re2C.
(a) (b)
(a) (b)
(c) (d)
