Карбид тантала-гафния
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| Информационная карта ECHA | 100.068.426 |
| Номер ЕС |
|
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Та 4 HfC 5 | |
| Температура плавления | 3905 °С; 7061 ° F; 4178 К |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Карбид тантала-гафния представляет собой тугоплавкое химическое соединение с общей формулой Ta x Hf y C x+y , которое можно рассматривать как твердый раствор карбида тантала и карбида гафния . Первоначально считалось, что он имеет самую высокую температуру плавления среди всех известных веществ, но новые исследования доказали, что карбонитрид гафния имеет более высокую температуру плавления.
Характеристики
[ редактировать ]По отдельности карбид тантала и гафния имеют самые высокие температуры плавления среди бинарных соединений : 4041 К (3768 °C; 6814 °F) и 4232 К (3959 °C; 7158 °F) соответственно. [1] а их «сплав» состава Ta 4 HfC 5 имеет температуру плавления 4178 К (3905 °C; 7061 °F). [2]
Сообщалось об очень небольшом количестве измерений температуры плавления карбида тантала-гафния из-за очевидных экспериментальных трудностей при экстремальных температурах. Исследование твердых растворов TaC-HfC в 1965 году при температурах 2225–2275 °C выявило минимум скорости испарения и, следовательно, максимум термической стабильности для Ta 4 HfC 5 . Эта скорость была сопоставима со скоростью вольфрама и слабо зависела от начальной плотности образцов, спеченных из порошковых смесей TaC-HfC, также при 2225–2275 °С. В отдельном исследовании было обнаружено, что Ta 4 HfC 5 имеет минимальную скорость окисления среди твердых растворов TaC-HfC. [3] Ta 4 HfC 5 производился компанией Goodfellow в виде размером 45 мкм. порошка [4] по цене $9540/кг (чистота 99,0%). [5]
В 2015 году атомистическое моделирование предсказало, что карбонитрид гафния может иметь температуру плавления, превышающую Ta 4 Hf 1 C 5 на 200 К. [6] Позже это было подтверждено экспериментальными данными в 2020 году. [7]
Структура
[ редактировать ]Отдельные карбиды тантала и гафния имеют кубическую структуру решетки каменной соли . Обычно они имеют дефицит углерода и имеют номинальные формулы TaC x и HfC x , где x = 0,7–1,0 для Ta и x = 0,56–1,0 для Hf. Такая же структура наблюдается по крайней мере для некоторых их твердых растворов. [8] Плотность, рассчитанная по данным рентгеноструктурного анализа, составляет 13,6 г/см. 3 для Та 0,5 Hf 0,5 С. [9] [10] Гексагональная NiAs структура типа ( пространственная группа P63/mmc, № 194, обозначение Пирсона hP4) плотностью 14,76 г/см. 3 сообщалось для Ta 0,9 Hf 0,1 C 0,5 . [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Седильос-Барраса, Омар; Манара, Дарио; Боборидис, К.; Уоткинс, Тайсон; Грассо, Сальваторе; Джаясилан, Дэниел Д.; Конингс, Руди Дж. М.; Рис, Майкл Дж.; Ли, Уильям Э. (2016). «Исследование материалов с самой высокой температурой плавления: исследование лазерного плавления системы TaC-HFC» . Научные отчеты . 6 : 37962. Бибкод : 2016NatSR...637962C . дои : 10.1038/srep37962 . ПМК 5131352 . ПМИД 27905481 .
- ^ «Новый рекорд для самого термостойкого материала в мире» .
- ^ Дедмор, Д.Л. (1965). «Испарение твердых растворов карбидов тантала и карбидов гафния» . Журнал Американского керамического общества . 48 (7): 357–359. дои : 10.1111/j.1151-2916.1965.tb14760.x . Архивировано из оригинала 27 марта 2012 года.
- ↑ Каталог Goodfellow , февраль 2009 г., стр. 102
- ^ NIAC 7600-039 ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ , Институт перспективных концепций НАСА - реалистичный межзвездный исследователь, 14 октября 2003 г., стр. 55
- ^ Хун, Ци-Цзюнь; ван де Валле, Аксель (2015). «Прогнозирование материала с самой высокой известной температурой плавления на основе неэмпирических расчетов молекулярной динамики» . Физический обзор B . 92 (2): 020104. Бибкод : 2015PhRvB..92b0104H . дои : 10.1103/PhysRevB.92.020104 . ISSN 1098-0121 .
- ^ «Ученые создали самый термостойкий в мире материал, который можно использовать для космических самолетов» . Форбс .
- ^ Лаврентьев А; Габрелян, Б; Воржев, В; Никифоров И; Хыжун, О; Рер, Дж (2008). «Электронная структура кубических карбидов HfxTa1–xCy по данным рентгеновской спектроскопии и кластерных самосогласованных расчетов». Журнал сплавов и соединений . 462 (1–2): 4–10. дои : 10.1016/j.jallcom.2007.08.018 .
- ^ Перейти обратно: а б Руди, Э.; Новотны, Х. (1963). «Исследования в системе гафний-тантал-углерод». Ежемесячные журналы по химии . 94 (3): 507–517. дои : 10.1007/BF00903490 .
- ^ Руди, Э.; Новотны, Х.; Бенешовский, Ф.; Киффер, Р.; Неккель, А. (1960). «О карбидных системах, содержащих карбид гафния». Ежемесячные журналы по химии . 91 : 176-187. дои : 10.1007/BF00903181 .