所(suo)谓(wei)碳化(hua)物是(shi)指,碳与电负性(xing)比它小的(de)(de)或者相近(jin)的(de)(de)元(yuan)素(除氢外(wai))所(suo)生成的(de)(de)二元(yuan)化(hua)合物,大多数碳化(hua)物都是(shi)碳与金属在高温(wen)下反应得到的(de)(de),一般都具有较高的熔(rong)点、硬(ying)度和稳定性且(qie)耐磨(mo)、耐腐蚀(shi),因此在工(gong)业(ye)生(sheng)产合(he)金方面应用广泛。
目前比较知(zhi)名的碳(tan)化物主要有碳(tan)化(hua)(hua)硅、碳(tan)化(hua)(hua)硼、碳(tan)化(hua)(hua)锆、碳(tan)化(hua)(hua)钨(wu)、碳(tan)化(hua)(hua)铬等。组成元素(su)不同(tong)性能自然(ran)也(ye)有(you)差别,因(yin)此在应用(yong)时的表现也(ye)大相径庭,具体如(ru)下:
碳化硅(gui)
碳化硅(gui)(SiC),又(you)名(ming)金刚(gang)砂(sha)是用石英砂(sha)、石油焦、木(mu)屑等(deng)原料通过电阻炉高温冶炼而(er)成,在当代C、N、B等非氧化(hua)物高技术耐火原料中,碳(tan)化(hua)硅是应用最广泛(fan)、最经(jing)济的一种。
由于化(hua)学(xue)性(xing)能稳定(ding)、导热系数高、热膨胀系数小、密度小、耐(nai)磨性(xing)能好、硬度大、机械强度高、耐(nai)化(hua)学(xue)腐(fu)蚀等特(te)点,碳化硅在材(cai)料(liao)领(ling)域迅(xun)速(su)发展起来(lai)。现(xian)普(pu)遍用于(yu)陶(tao)瓷球(qiu)轴承(cheng)、阀门、半导(dao)体(ti)材(cai)料(liao)、测量仪、航空航天等领(ling)域,除(chu)此之(zhi)外还(hai)可以应用(yong)于磨料(liao)、第三代半导体碳化硅晶圆(yuan)制造。
碳(tan)化硅晶圆
碳化(hua)硼
碳化硼(B4C)材料的硬(ying)(ying)度(du)在自(zi)然界(jie)中仅次于金刚石和立方氮化硼,尤其(qi)是(shi)近于恒定(ding)的高温硬(ying)(ying)度(du)是(shi)其(qi)他材料无(wu)可比拟的,故成(cheng)(cheng)为(wei)超硬(ying)(ying)材料家(jia)族中的重(zhong)要(yao)成(cheng)(cheng)员。碳化硼具有高熔点、高硬(ying)(ying)度(du)、高模量(liang)、密度(du)小、耐(nai)磨(mo)性(xing)好、耐(nai)酸碱(jian)性(xing)强等特点,故在耐火(huo)材料、工程陶(tao)瓷、航天航空等领(ling)域受到重视,比如说防弹陶(tao)瓷就是它很有前景的一个发(fa)展方(fang)向。而且(qie)由于碳(tan)化硼(peng)还具有(you)良(liang)好的(de)中(zhong)子、氧气(qi)吸收能力、较(jiao)低(di)的(de)膨(peng)胀(zhang)系(xi)数、热电(dian)性能,因此(ci)也(ye)能(neng)应用于(yu)核工业(ye)。
防(fang)弹陶瓷
碳化(hua)钨
碳化(hua)钨(wu)(wu)是一(yi)种(zhong)由钨(wu)(wu)和碳组成的化(hua)合物,分(fen)子式为WC,分(fen)子量为195.85。为黑色六方晶体(ti),有(you)金(jin)属光泽,硬度与金(jin)刚石相近,为电、热的(de)良好导体(ti)。碳(tan)化钨(wu)不溶于(yu)水、盐酸和(he)硫酸,易溶于(yu)硝酸-氢氟(fu)酸的(de)混(hun)合(he)酸中。纯的(de)碳(tan)化钨(wu)易碎,若掺入(ru)少量钛、钴等金(jin)属,就能(neng)减少脆性。用作钢材切割(ge)工具的(de)碳(tan)化钨(wu),常加入(ru)碳(tan)化钛、碳(tan)化钽或它(ta)们的(de)混(hun)合(he)物,以提高抗爆能(neng)力(li),另(ling)外(wai)碳(tan)化钨(wu)粉应用于(yu)硬质合(he)金(jin)生产材料。
碳化钨硬(ying)质合金的应(ying)用(yong)
碳化锆
碳(tan)化锆(ZrC)陶(tao)瓷材(cai)料具有高熔点、高硬度、低密度、耐(nai)磨损(sun)、优异(yi)的力(li)学性(xing)能(neng)、以及高(gao)导电(热)率和优异(yi)的抗氧化烧蚀性(xing)能(neng),作为(wei)超(chao)高(gao)温陶(tao)瓷(ci)材料体系(xi)之一,可以作为(wei)防热材料应用于航(hang)天(tian)飞(fei)行(xing)器(qi)以及推进系(xi)统,如(ru)航(hang)天(tian)飞(fei)机(ji)的机(ji)翼(yi)前缘、高(gao)超(chao)音速超(chao)燃冲压发(fa)动机(ji)等(deng)。此外(wai),ZrC还(hai)具有较低的中子(zi)吸(xi)收截(jie)面和较好的耐辐照性能,因而(er)可(ke)用作核反应堆中的惰性基(ji)质材料(liao),如核燃(ran)料(liao)包(bao)覆材料(liao)等(deng)。
核反应堆
碳化钛
碳(tan)化钛(TiC)是(shi)一种重要的(de)陶瓷材(cai)(cai)料(liao)(liao),具(ju)有(you)高熔点、超硬、化学稳定(ding)性(xing)(xing)、高耐磨性(xing)(xing)、热(re)传导性(xing)(xing)能好等(deng)优良性(xing)(xing)能,在机械加工(gong)、航空领域、涂(tu)层材(cai)(cai)料(liao)(liao)等(deng)领域具(ju)有(you)广(guang)阔的(de)应用(yong)前景,广(guang)泛用(yong)作(zuo)切削工(gong)具(ju)、抛(pao)光膏、磨具(ju)、抗疲劳材(cai)(cai)料(liao)(liao)及复合材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)增(zeng)强体(ti)等(deng)。特别是(shi)纳米级(ji)的(de)TiC在磨料、磨具、硬(ying)质(zhi)合(he)金、高温耐腐和耐磨涂层(ceng)有大量(liang)的市场(chang)需求。
碳化钛还可以作为首饰(shi)涂层(ceng)
总之,碳化(hua)物作为最(zui)耐高温(wen)的(de)材料之一,凭(ping)借其高硬度、良好的(de)导(dao)电性(xing)(xing)、导(dao)热性(xing)(xing)和化(hua)学稳定性(xing)(xing)在许多领域(yu)都展(zhan)现(xian)出了优势。但是(shi)要发(fa)挥这些优(you)势,碳化物粉(fen)体的(de)制备很是(shi)关键,其纯度、粒(li)度和颗粒(li)形(xing)貌(mao)都与陶瓷材料的(de)微观组织(zhi)和力学性能息(xi)息(xi)相关。因(yin)此综合探讨碳化物粉(fen)体与陶瓷制备(bei)技术,对于(yu)碳化物的发展是十分有益的。
粉体圈