Tantal hafniumkarbid

Tantalkarbid - hafnium ( Ta x Hf y-x C y ) är en eldfast kemisk förening, som är en fast lösning baserad på tantal- och hafniumkarbider , som har de högsta smältpunkterna bland binära föreningar (3768 ± 77 och 3959 ± 84 grader Celsius , respektive [1] ). Den högsta smälttemperaturen har en sammansättning som motsvarar Ta 4 Hf C 5 stökiometrin - 3905 ± 82 °C [2] . Som jämförelse är smältpunkten för volfram , känd för sin eldfasthet , 3387-3422 ° C [3] [4] .

Att mäta smälttemperaturen för tantal-hafniumkarbid är förenat med stora experimentella svårigheter, och det finns få arbeten som ägnas åt experimentella studier av denna förening. I ett av dessa arbeten studerades TaC-HfC fasta lösningar i temperaturområdet 2225–2275 °C och det visades att stökiometrin för Ta 4 Hf C 5 motsvarar den lägsta avdunstningshastigheten och därmed den maximala termiska stabiliteten. Avdunstningshastigheten visade sig vara jämförbar med volfram och berodde svagt på den initiala densiteten hos prover som erhölls genom sintring av pulverblandningar av individuella karbider. Det visade sig också att denna stökiometri har den lägsta oxidationshastigheten i serien av TaC-HfC fasta lösningar. [ett]

Kristallstrukturen hos tantal- och hafniumkarbider är av kubisk NaCl-typ. De har vanligtvis vakanser i kolundergittret och har de nominella formlerna TaC x och HfC x , där x varierar mellan 0,7-1,0 för Ta och 0,56-1,0 för Hf. En liknande struktur observeras också för några av de fasta lösningarna baserade på dessa karbider. [2] Densitetsvärdet erhållet från röntgendiffraktionsdata var 13,6 g/cm 3 för Ta 0,5 Hf 0,5 C. [3] [4] Ta 0,9 Hf 0,1 C 0,5 fann hexagonal struktur av NiAs-typ (sp. gr. P63/mmc, N.194, Pearson-symbol hP4) med en densitet på 14,76 g/cm 3 . [3]

År 2015 förutspåddes det genom atomistisk modellering att materialet i Hf-CN-systemet kunde ha en smältpunkt som översteg Ta 4 Hf C 5 med cirka 200 grader och nå en gräns på cirka 4161 °C (4435 K ). [5] i maj 2020 skapade forskare vid Research Technological University (NUST) MISiS ett ännu mer eldfast ämne - hafniumkarbonitrid ( ). [6] [5] [6]

Får

• Högtemperatursintring av hårdmetallpulver. [ett]
• Hybridteknologi: sol-gel-syntes av oxikarbider följt av karbotermisk reduktion av den resulterande gelen. [7]

Applikation

Raket- och rymdindustri ("material för direkt uppvärmning", värmeavskärmande och värmeavlägsnande ytor). Laboratorieförsök.

Källor

1. ↑ 1 2 Deadmore DL förångning av Tantalkarbid-Hafniumkarbid Solid Solutions  // Journal of the American Ceramic Society. - 1965. - T. 48 , nr. 7 . — S. 357–359 . - doi : 10.1111/j.1151-2916.1965.tb14760.x . Arkiverad från originalet den 4 oktober 2013.
2. ↑ Lavrentyev A., Gabrelian B., Vorzhev V., Nikiforov I., Khyzhun O., Rehr J. Elektronisk struktur av kubiska Hf x Ta 1-x C y -karbider från röntgenspektroskopistudier och självöverensstämmande klusterberäkningar / / Journal of Alloys and Compounds. - 2008. - T. 462 . — S. 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 , nr. 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. Förutsägelse av materialet med den högsta kända smältpunkten från ab initio molekylära dynamikberäkningar // Physical Review B. - 2015. - Vol. 92 , nr. 2 . — ISSN 1098-0121 . - doi : 10.1103/PhysRevB.92.020104 .
6. ↑ Sergey Kulikov Hypertemperatur för hyperljud // Expert , nr 23, 2020. - s.25
7. ↑ Simonenko EP, Ignatov NA, Simonenko NP, Ezhov Yu. S., Sevastyanov VG, Kuznetsov NT Syntes av starkt dispergerad supereldfast tantal-zirkoniumkarbid Ta 4 ZrC 5 och tantal-hafniumkarbid Ta 4 HfC 5 via sol-gel-teknologi // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2011. - T. 56 , nr. 11 . - S. 1681-1687 . — ISSN 1531-8613 . - doi : 10.1134/S0036023611110258 .

Länkar

• goodfellow katalog . - England, februari 2009. - S. 102. - 175 sid.
• Gaballa Usama. Processutveckling av 4TaC-HfC och relaterade karbider och borider för extrema miljöer. Examensarbeten och avhandlingar . — 2012.

Se även

• Superlegeringar