Węglik cyrkonu - Zirconium carbide
|
|
|
|
| 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 zewnętrzny | Szare ogniotrwałe ciało stałe |
| Zapach | Bezwonny |
| Gęstość | 6,73 g / cm 3 (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°
|
|
| Oktaedry | |
| Termochemia | |
|
Pojemność cieplna ( C )
|
37,442 J/mol·K |
|
Standardowa
entropia molowa ( S |
33,14 J/mol·K |
|
Standardowa entalpia
tworzenia (Δ f H ⦵ 298 ) |
−207 kJ/mol (ekstrapolacja do składu stechiometrycznego) −196,65 kJ/mol |
| Zagrożenia | |
| Główne zagrożenia | piroforyczny |
| Piktogramy GHS |
 
|
| Hasło ostrzegawcze GHS | Zagrożenie |
| 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 ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|
| Referencje do infoboksu | |
Węglik cyrkonu ( Zr C ) jest niezwykle twardym ogniotrwałym materiałem ceramicznym , stosowanym komercyjnie w wiertłach do narzędzi skrawających. Zwykle jest przetwarzany przez spiekanie .
Nieruchomości
|
Współczynniki 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 |
Ma wygląd szarego metalicznego proszku o sześciennej strukturze krystalicznej . Jest wysoce odporny na korozję . Ten międzywęzłowy węglik metalu przejściowego grupy IV jest również członkiem ceramiki ultra wysokiej temperatury 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 zbliżone do przewodności metalicznego cyrkonu. Silne wiązanie kowalencyjne Zr-C nadaje temu materiałowi bardzo wysoką temperaturę topnienia (~3530 °C), wysoki moduł (~440 GPa) i twardość (25 GPa). ZrC ma niższą 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 ) czy HfC (12,67 g/cm 3 ). ZrC wydaje się być odpowiedni do stosowania w pojazdach typu „re-entry” , silnikach rakietowych / scramjet lub pojazdach naddźwiękowych, w których kluczowymi wymaganiami są niskie gęstości i zdolność przenoszenia obciążeń w wysokich temperaturach .
Podobnie jak większość węglików metali ogniotrwałych, węglik cyrkonu jest substechiometryczny, 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.
Do grupy IVA węglików metali, TiC , ZrC i SiC są praktycznie obojętne wobec ataku wodnymi mocnych kwasów (HCl) i mocnych zasad wodną (NaOH), nawet w temperaturze 100' C, jednak ZrC reaguje z HF.
Mieszanina węglika cyrkonu i węglika tantalu jest ważnym materiałem cermetalowym .
Zastosowania
Węglik cyrkonu i niobu bez hafnu mogą być stosowane jako powłoki ogniotrwałe w reaktorach jądrowych . Ze względu na niski przekrój 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 metodą termicznego chemicznego osadzania z fazy gazowej w reaktorze ze złożem fluidalnym . Charakteryzuje się również wysoką emisyjnością i wysoką wydajnością prądową w podwyższonych temperaturach, co czyni go obiecującym materiałem do zastosowania w promiennikach termo-fotowoltaicznych oraz końcówkach i matrycach emiterów pola.
Jest również stosowany jako materiał ścierny , w okładziny , w cermetali , żarowych włókien i narzędzi skrawających.
Produkcja
Węglik cyrkonu można wytwarzać na kilka sposobów. Jedną z metod jest reakcja karbotermiczna tlenku cyrkonu przez grafit. Daje to proszek. Zagęszczony ZrC można następnie wytworzyć przez spiekanie proszku ZrC w temperaturze powyżej 2000 °C. Prasowanie na gorąco ZrC może obniżyć temperaturę spiekania iw konsekwencji pomaga w produkcji drobnoziarnistego, w pełni sprasowanego ZrC. Do produkcji w pełni zagęszczonego ZrC stosowano również spiekanie plazmą iskrową.
Węglik cyrkonu można również wytwarzać metodą przetwarzania w roztworze. Osiąga się to przez ogrzewanie w temperaturze wrzenia tlenku metalu z acetyloacetonem.
Inną metodą produkcji jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej. Osiąga się to przez podgrzanie gąbki cyrkonowej i przeanalizowanie przez nią gazu halogenkowego.
Słaba odporność na utlenianie powyżej 800 °C ogranicza zastosowanie ZrC. Jednym ze sposobów poprawy odporności ZrC na utlenianie jest wytwarzanie kompozytów. Ważnymi proponowanymi kompozytami są kompozyt ZrC-ZrB 2 i ZrC- ZrB 2 -SiC. Kompozyty te mogą pracować w temperaturze do 1800 °C. Inną metodą poprawy tego jest użycie innego materiału jako warstwy barierowej, takiej jak cząstki paliwa TRISO.