Карбид гафния
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.910 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| HfC | |
| Молярная масса | 190.50 g/mol |
| Появление | черный порошок без запаха |
| Плотность | 12,2 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 3958 ° C (7156 ° F; 4231 К) [2] |
| нерастворимый | |
| Структура | |
| Кубическая кристаллическая система , cF8 | |
| Фм 3 м, нет. 225 | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
 | |
| Предупреждение | |
| H228 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Карбид гафния ( Hf C ) представляет собой соединение гафния углерода и химическое . Ранее предполагалось, что температура плавления материала составляет около 3900 °C. [2] Более поздние испытания смогли убедительно доказать, что это вещество имеет еще более высокую температуру плавления - 3958 ° C, что превышает температуру плавления карбида тантала и карбида тантала-гафния, которые ранее считались более высокими. [3] Однако он имеет низкую стойкость к окислению: окисление начинается при температуре всего 430 °C. [4] Экспериментальные испытания в 2018 году подтвердили более высокую температуру плавления, дав результат 3982 (±30°C) с небольшой вероятностью того, что температура плавления может даже превысить 4000°C. [5]
Атомистическое моделирование, проведенное в 2015 году, предсказало, что аналогичное соединение, карбонитрид гафния (HfCN), может иметь температуру плавления, превышающую даже температуру плавления карбида гафния. [6] Экспериментальные данные, собранные в 2020 году, подтвердили, что у него действительно более высокая температура плавления, превышающая 4000 ° C. [7] Более поздние расчеты молекулярной динамики ab initio предсказывают, что фаза HfC 0,75 N 0,22 будет иметь температуру плавления до 4110 ± 62 ° C, самую высокую из известных для любого материала. [8]
Карбид гафния обычно беден углеродом, поэтому его состав часто выражают как HfC x (x = от 0,5 до 1,0). Он имеет кубическую кристаллическую структуру (каменная соль) при любом значении x. [9]
Порошок карбида гафния получают восстановлением оксида гафния (IV) углеродом при температуре от 1800 до 2000 °С. Для удаления всего кислорода требуется длительное время обработки. Альтернативно, покрытия HfC высокой чистоты могут быть получены путем химического осаждения из паровой фазы из газовой смеси метана , водорода и испаренного хлорида гафния (IV) .
Из-за технической сложности и высокой стоимости синтеза HfC имеет очень ограниченное применение, несмотря на его благоприятные свойства, такие как высокая твердость (более 9 Мооса). [10] ) и температура плавления. [2]
Магнитные свойства HfC x изменяются от парамагнитных при x ≤ 0,8 до диамагнитных при больших x. Обратное поведение (диа-парамагнитный переход с увеличением x) наблюдается для TaC x , несмотря на то, что он имеет ту же кристаллическую структуру, что и HfC x . [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Физические константы неорганических соединений в Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. стр. 4–44 и далее. ISBN 0-8493-0486-5 .
- ^ Jump up to: а б с Гарри Юлиус Эмелеус (1968). «Карбиды металлов» . Достижения неорганической химии и радиохимии . Академическая пресса . стр. 169–170. ISBN 978-0-12-023611-4 .
- ^ 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 .
- ^ Симада, Сиро (октябрь 1992 г.). «Кинетика окисления карбида гафния в интервале температур от 480 до 600 ° C». Журнал Американского керамического общества . 75 (10): 2671–2678. дои : 10.1111/j.1151-2916.1992.tb05487.x .
- ^ Ушаков Сергей В.; Навроцкий, Александра; Хун, Ци-Цзюнь; ван де Валле, Аксель (26 августа 2019 г.). «Карбиды и нитриды циркония и гафния» . Материалы . 12 (17): 2728. Бибкод : 2019Mate...12.2728U . дои : 10.3390/ma12172728 . ПМК 6747801 . ПМИД 31454900 .
- ^ 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 .
- ^ Дай, Ю; Цзэн, Фаньхао; Лю, Хунхао; Гао, Яфан; Ян, Цяобин; Чен, Мэйян; Хуан, Руи; Гу, И (15 октября 2023 г.). «Синтез порошков карбонитрида гафния с контролируемым содержанием азота путем карбонизации нитрида гафния для улучшения свойств абляции» . Керамика Интернешнл . 49 (20): 33265–33274. doi : 10.1016/j.ceramint.2023.08.035 . eISSN 1873-3956 . ISSN 0272-8842 . OCLC 9997899259 . S2CID 260672783 .
- ^ Лаврентьев А.А.; Габрелян, Б.В.; Воржев В.Б.; Никифоров И.Я.; Хижун О.Ю.; Рер, Джей-Джей (26 августа 2008 г.). «Электронная структура кубических карбидов Hf x Ta 1–x C y 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 .
- ^ Джеймс Ф. Шекелфорд; Уильям Александр, ред. (2001). Справочник CRC по материаловедению и инженерии (3-е изд.). ЦРК Пресс . ISBN 978-0-849-32696-7 .
- ^ Александр Иванович Гусев; Андрей Андреевич Ремпель; Андреас Дж. Магерл (2001). Беспорядок и порядок в сильно нестехиометрических соединениях: карбиды, нитриды и оксиды переходных металлов . Спрингер . стр. 513–516. ISBN 978-3-540-41817-7 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|