所(suo)谓碳化物是指,碳与电负性比它小的(de)或(huo)者相(xiang)近(jin)的(de)元素(除氢外)所(suo)生成(cheng)的(de)二元化合物,大多(duo)数碳化物都是碳与金属(shu)在高温下反(fan)应得到的(de),一(yi)般都具有较高的熔点、硬度和稳定(ding)性(xing)且耐磨、耐腐蚀,因(yin)此在工业生产合金方面应用(yong)广泛。
目前比较知名的(de)碳化物主要有碳(tan)(tan)化(hua)硅、碳(tan)(tan)化(hua)硼、碳(tan)(tan)化(hua)锆、碳(tan)(tan)化(hua)钨、碳(tan)(tan)化(hua)铬(ge)等(deng)。组成元素不同性能(neng)自然也(ye)有差别,因此在(zai)应用(yong)时的表现也(ye)大(da)相(xiang)径庭(ting),具体(ti)如(ru)下:
碳化硅
碳化硅(SiC),又名金刚砂(sha)是用(yong)石英砂(sha)、石油(you)焦、木屑等(deng)原料通过电阻炉高温冶(ye)炼而(er)成,在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅是应用最广(guang)泛、最经济的一种。
由(you)于化学性能(neng)稳(wen)定、导热(re)系(xi)数(shu)高(gao)(gao)、热(re)膨胀(zhang)系(xi)数(shu)小、密度小、耐磨性能(neng)好、硬度大、机械强度高(gao)(gao)、耐化学腐蚀等特点,碳化硅在材料领域迅速发(fa)展起来(lai)。现普遍用于陶(tao)瓷球轴承、阀门、半(ban)导体(ti)材料、测量仪(yi)、航空航天等领域,除(chu)此之外还可以应用于磨料、第三代半导体碳化硅晶圆制造。
碳化硅晶圆
碳化硼
碳化(hua)硼(peng)(B4C)材(cai)料的(de)硬(ying)(ying)度(du)在自然界中仅次于金(jin)刚石和立方氮化(hua)硼,尤(you)其是近于恒定的(de)高温硬(ying)(ying)度(du)是其他材(cai)料无可(ke)比拟的(de),故成为(wei)超硬(ying)(ying)材(cai)料家族中的(de)重要成员。碳化(hua)硼具有高熔点、高硬(ying)(ying)度(du)、高模量、密度(du)小(xiao)、耐(nai)磨性(xing)好、耐(nai)酸碱性(xing)强等(deng)特点,故在耐火材料、工程陶瓷(ci)、航天航空(kong)等领域(yu)受到重视(shi),比如说(shuo)防弹陶瓷(ci)就是它(ta)很有前景的一个(ge)发展方向。而且由于碳化硼还(hai)具有良好(hao)的中子、氧气吸收能(neng)力、较低的膨胀(zhang)系数、热电(dian)性能(neng),因(yin)此也能应(ying)用(yong)于(yu)核(he)工业。
防(fang)弹陶(tao)瓷
碳化钨
碳化钨是一种由钨和(he)碳组(zu)成的化合物,分子式为WC,分(fen)子量为195.85。为黑色(se)六方晶体,有金属光(guang)泽(ze),硬度(du)与(yu)金刚(gang)石相(xiang)近(jin),为电、热(re)的(de)(de)良好导(dao)体。碳(tan)化钨(wu)不(bu)溶(rong)于水、盐酸(suan)和硫酸(suan),易(yi)(yi)溶(rong)于硝酸(suan)-氢氟酸(suan)的(de)(de)混(hun)(hun)合(he)酸(suan)中。纯的(de)(de)碳(tan)化钨(wu)易(yi)(yi)碎,若掺入少(shao)量钛(tai)(tai)、钴(gu)等金属,就(jiu)能减少(shao)脆性。用作钢材切割(ge)工具的(de)(de)碳(tan)化钨(wu),常加(jia)入碳(tan)化钛(tai)(tai)、碳(tan)化钽或它们(men)的(de)(de)混(hun)(hun)合(he)物,以提高抗(kang)爆(bao)能力(li),另(ling)外碳(tan)化钨(wu)粉应用于硬质合(he)金生产材料。
碳化钨硬质合金的应(ying)用
碳(tan)化锆(gao)
碳化锆(ZrC)陶瓷材料具有高(gao)熔点、高(gao)硬度(du)、低密度(du)、耐磨损、优异的力学性(xing)能、以(yi)及高导电(热(re))率(lv)和优异的抗氧化烧(shao)蚀(shi)性(xing)能,作为(wei)超高温陶(tao)瓷(ci)材料体(ti)系(xi)之一,可以(yi)作为(wei)防热(re)材料应用(yong)于航天飞(fei)行(xing)器以(yi)及推进系(xi)统,如航天飞(fei)机的机翼前缘、高超音速超燃冲压发动机等。此外(wai),ZrC还具有(you)较低的中(zhong)子吸(xi)收截面和较好的耐辐照性能,因而(er)可用作(zuo)核(he)反(fan)应堆中(zhong)的惰性基质(zhi)材(cai)料(liao)(liao),如核(he)燃料(liao)(liao)包覆材(cai)料(liao)(liao)等。
核反应(ying)堆(dui)
碳化钛
碳化(hua)钛(TiC)是一种(zhong)重(zhong)要的(de)陶(tao)瓷材料,具有(you)高(gao)熔点、超硬、化学稳(wen)定性(xing)、高(gao)耐磨(mo)性(xing)、热传导(dao)性(xing)能好等(deng)优良(liang)性(xing)能,在(zai)机械加工、航空领域、涂层材料等(deng)领域具有(you)广(guang)阔的(de)应用前景,广(guang)泛用作(zuo)切削工具、抛光膏、磨(mo)具、抗疲劳材料及复合材料的(de)增强体等(deng)。特(te)别是纳(na)米级的(de)TiC在磨(mo)料、磨(mo)具、硬质合金(jin)、高温耐腐和耐磨(mo)涂层(ceng)有(you)大量的市场需求。
碳(tan)化(hua)钛还可以作(zuo)为首饰涂(tu)层
总之(zhi),碳化物作(zuo)为(wei)最耐高(gao)温的材料之(zhi)一,凭(ping)借其高(gao)硬度(du)、良(liang)好的导(dao)(dao)电性(xing)(xing)、导(dao)(dao)热(re)性(xing)(xing)和化学稳定(ding)性(xing)(xing)在许多(duo)领(ling)域都(dou)展(zhan)现(xian)出了优(you)势。但(dan)是要发挥这些优(you)势,碳(tan)化物粉体的制备很是关键,其纯度、粒度和颗粒形貌都与陶瓷材料(liao)的(de)微观组织和(he)力学(xue)性能息(xi)息(xi)相(xiang)关。因此综合探(tan)讨(tao)碳化物粉体(ti)(ti)与陶瓷制备(bei)技术,对于碳化(hua)物的发展(zhan)是十(shi)分有益的。
粉体圈