Diborure de niobium

Modèle:Infobox Chimie Le diborure de niobium est un composé chimique de formule Modèle:Fchim. C'est une céramique ultraréfractaire assez légère présentant une structure cristalline hexagonale, un point de fusion de Modèle:Tmp et une masse volumique d'environ Modèle:Unité avec une bonne tenue à haute température, ce qui en fait un matériau intéressant pour les applications aérospatiales tels que les vols hypersoniques et les moteurs-fusées. Sa résistivité électrique est de Modèle:Unité/2 tandis que sa conductivité thermique est de Modèle:Unité/2, valeurs plutôt élevées comme dans le cas d'autres céramiques isostructurelles telles que le diborure de titane Modèle:Fchim, le diborure de zirconium Modèle:Fchim, le diborure d'hafnium Modèle:Fchim et le diborure de tantale Modèle:Fchim.

Les pièces en diborure de niobium sont d'ordinaire produites par pressage à chaud et frittage flash puis usinées pour obtenir les formes désirées. Le frittage du diborure de niobium est rendu difficile par la nature covalente du matériau et par l'oxydation de la surface des grains qui accentue la granularité de la substance avant sa densification par frittage. Le frittage du diborure de niobium peut être réalisé sans pression à l'aide d'additifs tels que le carbure de bore et le carbone lui-même, qui réagissent avec les oxydes surfaciques afin de favoriser le frittage, mais les céramiques obtenues présentent des propriétés mécaniques dégradées par rapport à celles obtenues sous pression à chaud.

Préparation

Le diborure de niobium peut être obtenu par réaction stœchiométrique entre les éléments constituants, ce qui permet de réaliser un contrôle précis de la stœchiométrie du matériau obtenu, comme dans le cas du diborure de zirconium :

Nb + 2 B → Modèle:Fchim.

Il est possible de produire du diborure de niobium par réduction du pentoxyde de niobium Modèle:Fchim, voire du dioxyde de niobium Modèle:Fchim :

[[Pentoxyde de niobium|Modèle:Fchim]] + 2 [[Sesquioxyde de bore|Modèle:Fchim]] + 11 Mg → 2 Modèle:Fchim + 11 MgO.

Le magnésium est utilisé comme réactif afin de permettre la lixiviation des oxydes indésirables. Des excès stœchiométriques de magnésium et de sesquioxyde de bore sont souvent nécessaires lors de ces réactions afin de consommer tout l'oxyde de niobium disponible.

Le bore peut être utilisé pour réaliser cette réduction à travers une réaction à l'état solide afin d'obtenir des nanobarres de Modèle:Unité/2 × Modèle:Unité/2. Une variante de ce procédé par sel fondu à partir de pentoxyde de niobium a permis d'obtenir des nanocristaux de Modèle:Unité/2. Des nanocristaux de diborure de niobium ont également été obtenus par réduction du pentoxyde de niobium à l'aide de borohydrure de sodium Modèle:Fchim avec un ratio molaire M:B de 1:4 à Modèle:Tmp dans un flux d'argon :

2 [[Pentoxyde de niobium|Modèle:Fchim]] + 13 [[Borohydrure de sodium|Modèle:Fchim]] → 4 Modèle:Fchim + 8 [[Sodium|NaModèle:Ind]] + 5 [[Métaborate de sodium|Modèle:Fchim]] + 26 [[Dihydrogène|Modèle:Fchim]].