Tantál-hafnium-karbid

A tantál - karbid - hafnium ( Ta x Hf y-x Cy ) egy tűzálló kémiai vegyület, amely tantál és hafnium - karbid alapú szilárd oldat , amely a bináris vegyületek közül a legmagasabb olvadásponttal rendelkezik (3768 ± 77 és 3959 ± 84 Celsius fok, illetve [1] ) . A legmagasabb olvadási hőmérséklet a Ta 4 Hf C 5 sztöchiometriának megfelelő összetételű - 3905 ± 82 °C [2] . Összehasonlításképpen a tűzállóságáról ismert wolfram olvadáspontja 3387-3422 °C [3] [4] .

A tantál-hafnium-karbid olvadási hőmérsékletének mérése nagy kísérleti nehézségekkel jár, és kevés munka foglalkozik e vegyület kísérleti vizsgálatával. Az egyik ilyen munkában TaC-HfC szilárd oldatokat vizsgáltak 2225-2275 °C hőmérséklet-tartományban, és kimutatták, hogy a Ta 4 Hf C 5 sztöchiometriája megfelel a minimális párolgási sebességnek, és így a maximális hőstabilitásnak. A párolgási sebesség hasonlónak bizonyult a volfráméhoz, és gyengén függött az egyes karbidok porkeverékeinek szinterezésével nyert minták kezdeti sűrűségétől. Azt is megállapították, hogy ez a sztöchiometria a legalacsonyabb oxidációs rátával a TaC-HfC szilárd oldatok sorozatában. [egy]

A tantál- és hafnium-karbidok kristályszerkezete köbös NaCl típusú. Általában vannak üres helyek a szén-alrácsban, és a névleges képletük TaC x és HfC x , ahol x 0,7-1,0 Ta és 0,56-1,0 Hf között változik. Hasonló szerkezet figyelhető meg néhány ilyen karbidon alapuló szilárd oldatnál is. [2] A röntgendiffrakciós adatokból kapott sűrűségérték 13,6 g/cm 3 Ta 0,5 Hf 0,5 C esetén. [3] [4] Ta 0,9 Hf 0,1 C 0,5 talált NiAs típusú hatszögletű szerkezet (sp. gr. P63/mmc, N.194, Pearson szimbólum hP4) 14,76 g / cm3 sűrűséggel . [3]

2015 -ben atomisztikus modellezéssel megjósolták, hogy a Hf-CN rendszer anyagának olvadáspontja körülbelül 200 fokkal meghaladhatja a Ta 4 Hf C 5 értéket, és elérheti a körülbelül 4161 °C (4435 K ) határértéket. [5] 2020 májusában a Kutatási Műszaki Egyetem (NUST) MISiS kutatói egy még tűzállóbb anyagot hoztak létre, a hafnium-karbonitridet ( ). [6] [5] [6]

Getting

• Karbidporok magas hőmérsékletű szinterezése. [egy]
• Hibrid technológia: oxikarbidok szol-gél szintézise, ​​majd a kapott gél karbotermikus redukciója. [7]

Alkalmazás

Rakéta- és űripar ("közvetlen fűtési anyagok", hővédő és hőelvezető felületek). Laboratóriumi kísérletek.

Források

1. ↑ 1 2 Deadmore DL Tantál-Carbide-Hafnium Carbide Solid Solutions párologtatása  // Journal of the American Ceramic Society. - 1965. - T. 48 , sz. 7 . – S. 357–359 . - doi : 10.1111/j.1151-2916.1965.tb14760.x . Az eredetiből archiválva: 2013. október 4.
2. ↑ Lavrentyev A., Gabrelian B., Vorzhev V., Nikiforov I., Khyzhun O., Rehr J. Electronic structure of cubic Hf x Ta 1-x C y carbides from X-ray spectroscopy studies and cluster self-consistent számítások / / Ötvözetek és vegyületek folyóirata. - 2008. - T. 462 . — P. 4–10 . - doi : 10.1016/j.jallcom.2007.08.018 .
3. ↑ 1 2 Rudy E., Nowotny H. Untersuchungen im System Hafnium-Tantal-Kohlenstoff // Monatshefte für Chemie. - 1963. - T. 94 , sz. 3 . – S. 507–517 . - doi : 10.1007/BF00903490 .
4. ↑ Rudy E., Nowotny H., Benesovsky F., Kieffer R., Neckel A. Über Hafniumkarbid enthaltende Karbidsysteme // Monatshefte für Chemie. - 1960. - T. 91 . – S. 176–187 . - doi : 10.1007/BF00903181 .
5. ↑ Hong Qi-Jun, van de Walle Axel. A legmagasabb ismert olvadáspontú anyag előrejelzése ab initio molekuladinamikai számításokból // Physical Review B. - 2015. - Vol. 92 , no. 2 . — ISSN 1098-0121 . - doi : 10.1103/PhysRevB.92.020104 .
6. ↑ Sergey Kulikov Hiperhőmérséklet hiperhanghoz // Szakértő , 23. szám, 2020. - 25. o.
7. ↑ Simonenko EP, Ignatov NA, Simonenko NP, Ezhov Yu. S., Sevastyanov VG, Kuznetsov NT Nagy diszperzitású szupertűzálló tantál-cirkónium-karbid Ta 4 ZrC 5 és tantál-hafnium-karbid Ta 4 HfC 5 szintézise szol-gél technológiával // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2011. - T. 56 , sz. 11 . - S. 1681-1687 . — ISSN 1531-8613 . - doi : 10.1134/S0036023611110258 .

Linkek

• goodfellow katalógus . - Anglia, 2009. február - S. 102. - 175 p.
• Gaballa Oszama. A 4TaC-HfC és a kapcsolódó karbidok és boridok feldolgozási fejlesztése extrém körülményekhez. Diplomamunkák és szakdolgozatok . — 2012.

Lásd még

• Szuperötvözetek