Karbid hafnia tantalu

Karbid tantalu - hafnium ( Ta x Hf y-x C y ) je žáruvzdorná chemická sloučenina, což je pevný roztok na bázi karbidů tantalu a hafnia , které mají nejvyšší body tání mezi binárními sloučeninami (3768 ± 77 a 3959 ± 84 stupňů Celsia, respektive [1] ). Nejvyšší teplota tání má složení odpovídající stechiometrii Ta 4 Hf C 5 - 3905 ± 82 °C [2] . Pro srovnání, bod tání wolframu , známý pro svou žáruvzdornost , je 3387-3422 °C [3] [4] .

Měření teploty tání karbidu tantal-hafnia je spojeno s velkými experimentálními obtížemi a existuje jen málo prací věnovaných experimentálním studiím této sloučeniny. V jedné z těchto prací byly studovány pevné roztoky TaC-HfC v teplotním rozmezí 2225–2275 °C a bylo prokázáno, že stechiometrie Ta 4 Hf C 5 odpovídá minimální rychlosti odpařování a tím i maximální tepelné stabilitě. Rychlost odpařování se ukázala být srovnatelná s rychlostí odpařování wolframu a slabě závisela na počáteční hustotě vzorků získaných slinováním práškových směsí jednotlivých karbidů. Bylo také zjištěno, že tato stechiometrie má nejnižší rychlost oxidace ze série pevných roztoků TaC-HfC. [jeden]

Krystalová struktura karbidů tantalu a hafnia je kubického typu NaCl. Obvykle mají volná místa v uhlíkové podmřížce a mají nominální vzorce TaCx a HfCx , kde x se pohybuje mezi 0,7-1,0 pro Ta a 0,56-1,0 pro Hf. Podobná struktura je také pozorována u některých pevných roztoků na bázi těchto karbidů. [2] Hodnota hustoty získaná z dat rentgenové difrakce byla 13,6 g/cm 3 pro Ta 0,5 Hf 0,5 C. [3] [4] Ta 0,9 Hf 0,1 C 0,5 nalezená hexagonální struktura typu NiAs (sp. gr. P63/mmc, N.194, Pearsonův symbol hP4) s hustotou 14,76 g/ cm3 . [3]

V roce 2015 bylo pomocí atomistického modelování předpovězeno, že materiál systému Hf-CN by mohl mít bod tání překračující Ta 4 Hf C 5 asi o 200 stupňů, dosahující limitu asi 4161 °C (4435 K ). [5] v květnu 2020 vytvořili vědci z Výzkumné technologické univerzity (NUST) MISiS ještě více žáruvzdornou látku – karbonitrid hafnia ( ). [6] [5] [6]

Získání

• Vysokoteplotní slinování karbidových prášků. [jeden]
• Hybridní technologie: sol-gel syntéza oxykarbidů s následnou karbotermickou redukcí vzniklého gelu. [7]

Aplikace

Raketový a kosmický průmysl ("materiály přímého ohřevu", povrchy stínící a odvádějící teplo). Laboratorní pokusy.

Zdroje

1. ↑ 1 2 Deadmore DL odpařování pevných roztoků karbidu tantalu a karbidu hafnia  // Journal of the American Ceramic Society. - 1965. - T. 48 , čís. 7 . — S. 357–359 . - doi : 10.1111/j.1151-2916.1965.tb14760.x . Archivováno z originálu 4. října 2013.
2. ↑ Lavrentyev A., Gabrelian B., Vorzhev V., Nikiforov I., Khyzhun O., Rehr J. Elektronická struktura kubických Hf x Ta 1-x C y karbidů ze studií rentgenové spektroskopie a klastrových samokonzistentních výpočtů / / 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 , čís. 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. Predikce materiálu s nejvyšší známou teplotou tání z výpočtů ab initio molekulární dynamiky // Physical Review B. - 2015. - Vol. 92 , no. 2 . — ISSN 1098-0121 . - doi : 10.1103/PhysRevB.92.020104 .
6. ↑ Sergey Kulikov Hypertemperature for hypersound // Expert , č. 23, 2020. - str.25
7. ↑ Simoněnko EP, Ignatov NA, Simonenko NP, Ezhov Yu. S., Sevastyanov VG, Kuznetsov NT Syntéza vysoce disperzního super-žáruvzdorného karbidu tantal-zirkonium Ta 4 ZrC 5 a karbidu tantalu a hafnia Ta 4 HfC 5 pomocí technologie sol-gel // Russian Journal of Anorganic Chemistry. - 2011. - T. 56 , č.p. 11 . - S. 1681-1687 . — ISSN 1531-8613 . - doi : 10.1134/S0036023611110258 .

Odkazy

• katalog goodfellow . - Anglie, únor 2009. - S. 102. - 175 s.
• Gabala Usáma. Vývoj zpracování 4TaC-HfC a příbuzných karbidů a boridů pro extrémní prostředí. Diplomové práce a disertační práce . — 2012.

Viz také

• Superslitiny