Węglik cyrkonu
|
|
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
| Inne nazwy Węglik cyrkonu(I).
|
|
| Identyfikatory | |
| Karta informacyjna ECHA | 100.031.920 |
| Numer WE |
|
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| Numer RTECS |
|
| Numer ONZ | 3178 |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
| Nieruchomości | |
| ZrC | |
| Masa cząsteczkowa | 103,235 g·mol -1 |
| Wygląd | Szare ogniotrwałe ciało stałe |
| Zapach | Bezwonny |
| Gęstość | 6,73 g/cm3 ( 24°C) |
| Temperatura topnienia | 3532–3540 ° C (6390–6404 ° F; 3805–3813 K) |
| Temperatura wrzenia | 5100 ° C (9210 ° F; 5370 K) |
| Nierozpuszczalny | |
| Rozpuszczalność | Rozpuszczalny w stężonym H 2 SO 4 , HF , HNO 3 |
| Struktura | |
| Sześcienny , cF8 | |
| Fm 3 m, nr 225 | |
|
a = 4,6976(4) Å
α = 90°, β = 90°, γ = 90°
|
|
| ośmiościenny | |
| Termochemia | |
|
Pojemność cieplna ( C )
|
37,442 J/mol·K |
|
Standardowa entropia molowa ( S ⦵ 298 ) |
33,14 J/mol·K |
|
Standardowa entalpia formowania (Δ f H ⦵ 298 ) |
−207 kJ/mol (ekstrapolacja do składu stechiometrycznego) −196,65 kJ/mol |
| Zagrożenia | |
| Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP): | |
|
Główne zagrożenia
|
piroforyczny |
| Oznakowanie GHS : | |
 
|
|
| Niebezpieczeństwo | |
| H228 , H302 , H312 , H332 | |
| P210 , P280 | |
| NFPA 704 (ognisty diament) | |
| Związki pokrewne | |
|
Inne aniony
|
Azotek cyrkonu Tlenek cyrkonu |
|
Inne kationy
|
Węglik tytanu Węglik hafnu Węglik wanadu Węglik niobu Węglik tantalu Węglik chromu Węglik molibdenu Węglik wolframu |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Węglik cyrkonu ( Zr C ) jest niezwykle twardym ogniotrwałym materiałem ceramicznym , używanym komercyjnie w końcówkach narzędziowych do narzędzi skrawających. Zwykle jest przetwarzany przez spiekanie .
Nieruchomości
|
rozszerzalności cieplnej ZrC |
|
|---|---|
| T | α V |
| 100°C | 0,141 |
| 200°C | 0,326 |
| 400°C | 0,711 |
| 800°C | 1.509 |
| 1200°C | 2.344 |
Wygląda jak szary metaliczny proszek o sześciennej strukturze krystalicznej . Jest wysoce na korozję . Ten śródmiąższowy węglik metalu przejściowego grupy IV jest również członkiem ceramiki ultrawysokotemperaturowej lub (UHTC). Ze względu na obecność wiązań metalicznych ZrC ma przewodność cieplną 20,5 W/m·K i przewodność elektryczną (oporność ~43 μΩ·cm), które są podobne do metalicznego cyrkonu. Silne wiązanie kowalencyjne Zr-C nadaje temu materiałowi bardzo wysoką temperaturę topnienia (~3530 °C), wysoki moduł sprężystości (~440 GPa) i twardość (25 GPa). ZrC ma mniejszą gęstość (6,73 g/cm 3 ) w porównaniu z innymi węglikami, takimi jak WC (15,8 g/cm 3 ), TaC (14,5 g/cm 3 ) lub HfC (12,67 g/cm 3 ). ZrC wydaje się odpowiedni do stosowania w pojazdach powracających , silnikach rakietowych / scramjet lub pojazdach naddźwiękowych, w których niskie gęstości i zdolność przenoszenia obciążeń w wysokich temperaturach są kluczowymi wymaganiami. [ potrzebny cytat ]
Podobnie jak większość węglików metali ogniotrwałych, węglik cyrkonu jest podstechiometryczny, tj. zawiera luki węglowe. Przy zawartości węgla wyższej niż około 0,98 ZrC materiał zawiera wolny węgiel. ZrC jest stabilny przy stosunku węgla do metalu w zakresie od 0,65 do 0,98.
Węgliki metali z grupy IVA , TiC , ZrC i SiC są praktycznie obojętne na działanie mocnych wodnych kwasów (HCl) i mocnych wodnych zasad (NaOH) nawet w temperaturze 100° C, jednak ZrC reaguje z HF.
Mieszanina węglika cyrkonu i węglika tantalu jest ważnym materiałem cermetalowym . [ potrzebne źródło ]
Używa
hafnu węglik cyrkonu i węglik niobu mogą być stosowane jako powłoki ogniotrwałe w reaktorach jądrowych . Ze względu na mały przekrój poprzeczny absorpcji neutronów i słabą wrażliwość na uszkodzenia pod wpływem napromieniowania, znajduje zastosowanie jako powłoka cząstek dwutlenku uranu i dwutlenku toru w paliwie jądrowym . Powłoka jest zwykle osadzana przez termiczne chemiczne osadzanie z fazy gazowej w reaktorze ze złożem fluidalnym . Ma również wysoką emisyjność i wysoką pojemność prądową w podwyższonych temperaturach, co czyni go obiecującym materiałem do stosowania w grzejnikach termofotowoltaicznych oraz końcówkach i macierzach emiterów polowych. [ potrzebne źródło ]
Jest również stosowany jako materiał ścierny , w okładzinach , w cermetalach , włóknach żarowych i narzędziach skrawających. [ potrzebne źródło ]
Produkcja
Węglik cyrkonu można wytwarzać na kilka sposobów. Jedną z metod jest karbotermiczna reakcja tlenku cyrkonu z grafitem. W rezultacie powstaje proszek. Zagęszczony ZrC można następnie wytworzyć przez spiekanie proszku ZrC w temperaturze powyżej 2000 ° C. Prasowanie na gorąco ZrC może obniżyć temperaturę spiekania, aw konsekwencji pomaga w produkcji drobnoziarnistego, w pełni zagęszczonego ZrC. Do produkcji w pełni zagęszczonego ZrC zastosowano również spiekanie plazmowe iskrowe.
Węglik cyrkonu można również wytwarzać metodą przetwarzania opartego na roztworze. Osiąga się to przez ogrzewanie tlenku metalu pod chłodnicą zwrotną z acetyloacetonem.
Inną metodą wytwarzania jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej. Osiąga się to poprzez podgrzanie gąbki cyrkonowej i przepuszczenie przez nią gazowego halogenku.
Słaba odporność na utlenianie powyżej 800 ° C ogranicza zastosowania ZrC. Jednym ze sposobów poprawy odporności ZrC na utlenianie jest wytwarzanie kompozytów. kompozyty ZrC-ZrB 2 i ZrC-ZrB 2 -SiC. Kompozyty te mogą pracować w temperaturze do 1800°C. [ Potrzebne źródło ] Inną metodą poprawy tego jest użycie innego materiału jako warstwy barierowej, takiej jak cząsteczki paliwa TRISO.