Tantaalihafniumkarbidi

Tantaalikarbidi - hafnium ( Ta x Hf y-x Cy ) on tulenkestävä kemiallinen yhdiste, joka on kiinteä liuos , joka perustuu tantaali- ja hafniumkarbideihin , joilla on korkeimmat sulamispisteet binääriyhdisteistä (3768 ± 77 ja 3959 ± 84 celsiusastetta, vastaavasti [1] ) . Korkeimmalla sulamislämpötilalla on koostumus, joka vastaa Ta 4 Hf C 5 -stoikiometriaa - 3905 ± 82 °C [2] . Vertailun vuoksi tulenkestävyydestään tunnetun volframin sulamispiste on 3387-3422 °C [3] [4] .

Tantaali-hafniumkarbidin sulamislämpötilan mittaamiseen liittyy suuria kokeellisia vaikeuksia, ja tämän yhdisteen kokeellisille tutkimuksille on omistettu vain vähän töitä. Yhdessä näistä töistä tutkittiin TaC-HfC kiintoaineliuoksia lämpötila-alueella 2225–2275 °C ja osoitettiin, että Ta 4 Hf C 5 :n stoikiometria vastaa minimihaihtumisnopeutta ja siten maksimaalista lämpöstabiilisuutta. Haihtumisnopeus osoittautui vertailukelpoiseksi volframin haihtumisnopeudeksi ja riippui heikosti yksittäisten karbidien jauheseoksia sintraamalla saatujen näytteiden alkutiheydestä. Havaittiin myös, että tällä stoikiometrialla on alhaisin hapetusnopeus TaC-HfC kiintoaineliuosten sarjassa. [yksi]

Tantaali- ja hafniumkarbidien kiderakenne on kuutiomainen NaCl-tyyppinen. Niillä on tavallisesti vapaita paikkoja hiilialihilassa ja niillä on nimelliskaavat TaC x ja HfC x , missä x vaihtelee välillä 0,7-1,0 Ta:lle ja 0,56-1,0 Hf:lle. Samanlainen rakenne havaitaan myös joillakin näihin karbideihin perustuvilla kiinteillä liuoksilla. [2] Röntgendiffraktiotiedoista saatu tiheysarvo oli 13,6 g/cm 3 Ta 0,5 Hf 0,5 C :lle. [3] [4] Ta 0,9 Hf 0,1 C 0,5 havaittiin NiAs-tyypin kuusikulmainen rakenne (sp. gr. P63/mmc, N.194, Pearson symboli hP4), jonka tiheys on 14,76 g/ cm3 . [3]

Vuonna 2015 atomistisella mallinnuksella ennustettiin, että Hf-CN-järjestelmän materiaalin sulamispiste voisi ylittää Ta 4 Hf C 5 :n noin 200 astetta ja saavuttaa rajan noin 4161 °C (4435 K ). [5] Toukokuussa 2020 Research Technological Universityn (NUST) MISiS:n tutkijat loivat entistä tulenkestävämmän aineen - hafniumkarbonitridin ( ). [6] [5] [6]

Haetaan

• Karbidijauheiden sintraus korkeassa lämpötilassa. [yksi]
• Hybriditekniikka: oksikarbidien sooli-geelisynteesi, jota seuraa tuloksena olevan geelin karboterminen pelkistys. [7]

Sovellus

Raketti- ja avaruusteollisuus ("suoralämmitysmateriaalit", lämpöä suojaavat ja lämpöä poistavat pinnat). Laboratoriokokeita.

Lähteet

1. ↑ 1 2 Deadmore DL Tantaalikarbidi-Hafniumkarbidi Solid Solutions -höyrystys  // Journal of the American Ceramic Society. - 1965. - T. 48 , no. 7 . — S. 357–359 . - doi : 10.1111/j.1151-2916.1965.tb14760.x . Arkistoitu alkuperäisestä 4. lokakuuta 2013.
2. ↑ Lavrentjev A., Gabrelian B., Vorzhev V., Nikiforov I., Khyzhun O., Rehr J. Kuutioisten Hf x Ta 1-x C y karbidien elektroninen rakenne röntgenspektroskopiatutkimuksista ja klusterin itsestään johdonmukaisista laskelmista / / 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 , no. 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. Korkeimman tunnetun sulamispisteen omaavan materiaalin ennustus ab initio -molekyylidynamiikan laskelmista // Physical Review B. - 2015. - Vol. 92 , no. 2 . — ISSN 1098-0121 . - doi : 10.1103/PhysRevB.92.020104 .
6. ↑ Sergey Kulikov Ylilämpötila hyperäänelle // Asiantuntija , nro 23, 2020. - s. 25
7. ↑ Simonenko EP, Ignatov NA, Simonenko NP, Ezhov Yu. S., Sevastyanov VG, Kuznetsov NT Erittäin dispergoituneen supertulenkestävän tantaali-zirkoniumkarbidin Ta 4 ZrC 5 ja tantaali-hafniumkarbidin Ta 4 HfC 5 synteesi sooligeelitekniikalla // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2011. - T. 56 , no. 11 . - S. 1681-1687 . — ISSN 1531-8613 . - doi : 10.1134/S0036023611110258 .

Linkit

• goodfellow katalogi . - Englanti, helmikuu 2009. - S. 102. - 175 s.
• Gaballa Osama. 4TaC-HfC:n ja vastaavien karbidien ja boridien prosessointikehitys äärimmäisiin ympäristöihin. Opinnäytetyöt ja väitöskirjat . – 2012.

Katso myös

• Superseokset