Карбид тантала
Карбид тантала — химическое соединение металла тантала и углерода с формулой TaC. Имеет широкую область гомогенности, которая составляет 41,5−49,5 ат.% углерода, что отвечает соединениям TaC0,73 и TaC0,96 соответственно.
| Карбид тантала | |
|---|---|
 | |
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование | монокарбид тантала |
| Традиционные названия | карбид тантала |
| Хим. формула | TaC |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 192,96 г/моль |
| Плотность | 14,4 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 3880 °C |
| • кипения | 5500 °C |
| Мол. теплоёмк. | 32,5 Дж/(моль·К) |
| Теплопроводность | 22,2 Вт/(м·K) |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 12070-06-3 |
| Рег. номер EINECS | 235-118-3 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Получение
Карбид тантала можно получить одним из следующих способов.
- Восстановлением оксида тантала углеродом с последующим образованием карбида:
- Восстановление Ta2O5 и последующее образование карбида тантала проводят при температурах 1400−1600 °C в среде водорода или в вакууме. Источником углерода является сажа.
- Непосредственным насыщением тантала углеродом:
- В этом случае технология получения карбида тантала аналогична выше представленному методу, только в этом методе оксид заменен на металлический тантал.
- Разновидностью этого способа является получение карбида тантала в графитовом тигле, содержащем тантал, углерод и расплав алюминия или другие металлы группы железа вместо алюминия при температуре до 2000 °C. Полученный продукт обрабатывается кислотой для растворения образовавшихся побочных карбидов алюминия или железа.
- Осаждением из газовой фазы:
- В основе способа лежит процесс восстановления пятихлористого тантала у поверхности вольфрамовой или угольной нити до тантала, который взаимодействует с углеводородной средой при температурах от 2000 °C до 2930 °C.
- Восстановительной плавкой танталсодержащих шлаков:
- Восстановление и карбидизация тантала происходит за счет добавления в шлак углерода с большим избытком и в присутствии железа. Образующийся карбид выделяют химическим путём.
Физические свойства
Карбид тантала представляет собой материал от светло- до тёмно-коричневого цвета. Имеет кубическую решетку типа NaCl, пространственная группа Fm3m, с периодом решетки a = 0,4456 нм.
- Удельное электрическое сопротивление 42,1 мкОм•см
- Сверхпроводник при 10,1 К
- Коэффициент линейного теплового расширения 6,6−7,09•10−6 1/K (25−1000 °C)
- Микротвёрдость 18 ГПа
- Модуль упругости 285 ГПа
Химические свойства
Карбид тантала является химически стойким соединением при комнатной температуре по отношению к серной, соляной, ортофосфорной, азотной, щавелевой кислотам и большинства их смесей. Не растворяется в 20% растворе гидроксида натрия. Растворение большей части соединения происходит в кипящей серной, ортофосфорной кислотах и в смесях гидроксида натрия и бромной воды, гидроксида натрия и пероксида водорода, серной и ортофосфорной кислотах при температурах от 105 °C с образованием осадка солей.
Карбид тантала полностью растворяется в смеси фтороводорода и азотной кислоты.
Начиная с 800 °C, взаимодействует с кислородом образуя Ta2O5.
Применение
Карбид тантала входит в состав твёрдых сплавов марок ТТК, содержание которого может составлять от 3% до 17%. Добавка карбида тантала позволяет сохранять остроту режущей кромки резца и уменьшает склонность к привариванию стружки к резцу. Также способствует уменьшению размеров зёрен карбидов.
Высокая температура плавления и стойкость против расплавленных металлов позволяет применять карбид тантала как футеровку тиглей для плавки тугоплавких металлов, испарителей для алюминия и цинка, а также нагревательных элементов высокотемпературных электрических печей.
Покрытия из карбида тантала используются для защиты стальных форм при литье под давлением алюминия и его сплавов.
Примечания
- Самсонов Г. В. Физическое материаловедение карбидов. — Наукова думка, 1974. — С. 79-397. — 454 с.
- Косолапова Т. Я. Карбиды. — Металлургия, 1968. — С. 300.
- Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). — Металлургия, 1976. — С. 560.
- Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые сплавы. — Металлургия, 1971. — С. 48-50. — 392 с.
- E. Mart´ınez, U. Wiklund, J. Esteve, F. Montalà, L. L. Carreras. Tribological performance of TiN supported molybdenum and tantalum carbide coatings in abrasion and sliding contact // Wear – 2002. – Vol. 253, No. 11-12. – P. 1182-1187.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Карбид тантала, Что такое Карбид тантала? Что означает Карбид тантала?
Karbid tantala himicheskoe soedinenie metalla tantala i ugleroda s formuloj TaC Imeet shirokuyu oblast gomogennosti kotoraya sostavlyaet 41 5 49 5 at ugleroda chto otvechaet soedineniyam TaC0 73 i TaC0 96 sootvetstvenno Karbid tantalaObshieSistematicheskoe naimenovanie monokarbid tantalaTradicionnye nazvaniya karbid tantalaHim formula TaCFizicheskie svojstvaSostoyanie tvyordoeMolyarnaya massa 192 96 g molPlotnost 14 4 g sm Termicheskie svojstvaTemperatura plavleniya 3880 C kipeniya 5500 CMol teployomk 32 5 Dzh mol K Teploprovodnost 22 2 Vt m K KlassifikaciyaReg nomer CAS 12070 06 3Reg nomer EINECS 235 118 3Privedeny dannye dlya standartnyh uslovij 25 C 100 kPa esli ne ukazano inoe PoluchenieKarbid tantala mozhno poluchit odnim iz sleduyushih sposobov Vosstanovleniem oksida tantala uglerodom s posleduyushim obrazovaniem karbida Vosstanovlenie Ta2O5 i posleduyushee obrazovanie karbida tantala provodyat pri temperaturah 1400 1600 C v srede vodoroda ili v vakuume Istochnikom ugleroda yavlyaetsya sazha Neposredstvennym nasysheniem tantala uglerodom V etom sluchae tehnologiya polucheniya karbida tantala analogichna vyshe predstavlennomu metodu tolko v etom metode oksid zamenen na metallicheskij tantal Raznovidnostyu etogo sposoba yavlyaetsya poluchenie karbida tantala v grafitovom tigle soderzhashem tantal uglerod i rasplav alyuminiya ili drugie metally gruppy zheleza vmesto alyuminiya pri temperature do 2000 C Poluchennyj produkt obrabatyvaetsya kislotoj dlya rastvoreniya obrazovavshihsya pobochnyh karbidov alyuminiya ili zheleza Osazhdeniem iz gazovoj fazy V osnove sposoba lezhit process vosstanovleniya pyatihloristogo tantala u poverhnosti volframovoj ili ugolnoj niti do tantala kotoryj vzaimodejstvuet s uglevodorodnoj sredoj pri temperaturah ot 2000 C do 2930 C Vosstanovitelnoj plavkoj tantalsoderzhashih shlakov Vosstanovlenie i karbidizaciya tantala proishodit za schet dobavleniya v shlak ugleroda s bolshim izbytkom i v prisutstvii zheleza Obrazuyushijsya karbid vydelyayut himicheskim putyom Fizicheskie svojstvaKarbid tantala predstavlyaet soboj material ot svetlo do tyomno korichnevogo cveta Imeet kubicheskuyu reshetku tipa NaCl prostranstvennaya gruppa Fm3m s periodom reshetki a 0 4456 nm Udelnoe elektricheskoe soprotivlenie 42 1 mkOm sm Sverhprovodnik pri 10 1 K Koefficient linejnogo teplovogo rasshireniya 6 6 7 09 10 6 1 K 25 1000 C Mikrotvyordost 18 GPa Modul uprugosti 285 GPaHimicheskie svojstvaKarbid tantala yavlyaetsya himicheski stojkim soedineniem pri komnatnoj temperature po otnosheniyu k sernoj solyanoj ortofosfornoj azotnoj shavelevoj kislotam i bolshinstva ih smesej Ne rastvoryaetsya v 20 rastvore gidroksida natriya Rastvorenie bolshej chasti soedineniya proishodit v kipyashej sernoj ortofosfornoj kislotah i v smesyah gidroksida natriya i bromnoj vody gidroksida natriya i peroksida vodoroda sernoj i ortofosfornoj kislotah pri temperaturah ot 105 C s obrazovaniem osadka solej Karbid tantala polnostyu rastvoryaetsya v smesi ftorovodoroda i azotnoj kisloty Nachinaya s 800 C vzaimodejstvuet s kislorodom obrazuya Ta2O5 PrimenenieKarbid tantala vhodit v sostav tvyordyh splavov marok TTK soderzhanie kotorogo mozhet sostavlyat ot 3 do 17 Dobavka karbida tantala pozvolyaet sohranyat ostrotu rezhushej kromki rezca i umenshaet sklonnost k privarivaniyu struzhki k rezcu Takzhe sposobstvuet umensheniyu razmerov zyoren karbidov Vysokaya temperatura plavleniya i stojkost protiv rasplavlennyh metallov pozvolyaet primenyat karbid tantala kak futerovku tiglej dlya plavki tugoplavkih metallov isparitelej dlya alyuminiya i cinka a takzhe nagrevatelnyh elementov vysokotemperaturnyh elektricheskih pechej Pokrytiya iz karbida tantala ispolzuyutsya dlya zashity stalnyh form pri lite pod davleniem alyuminiya i ego splavov PrimechaniyaSamsonov G V Fizicheskoe materialovedenie karbidov Naukova dumka 1974 S 79 397 454 s Kosolapova T Ya Karbidy Metallurgiya 1968 S 300 Samsonov G V Vinickij I M Tugoplavkie soedineniya spravochnik Metallurgiya 1976 S 560 Kiffer R Benezovskij F Tverdye splavy Metallurgiya 1971 S 48 50 392 s E Mart inez U Wiklund J Esteve F Montala L L Carreras Tribological performance of TiN supported molybdenum and tantalum carbide coatings in abrasion and sliding contact Wear 2002 Vol 253 No 11 12 P 1182 1187
