碳化铪粉体的应用潜力.docx
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1、碳化饴粉体的应用潜力错元素是材料人最熟悉的元素之一,是过渡金属元素的重要组成部分。错的化合物也被广泛应用在众多国计民生领域,受到广泛的重视。比如,错的 氧化物氧化错是重要的耐火材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂以及人工钻 的主要原料;结的碳化物碳化错则具有过渡金属碳化物的通用特点,如超 高的硬度、超高的熔点、很好的耐腐蚀性及机械稳定性和热稳定性,在硬质合 金、切削刀具和高温结构材料等方面有着很好的应用。在元素周期表上相邻的错和错元素周期表123192021KCaSc锌钙铳45678910112223242526272829TiVCrMnFeCoNiCu钛_-a铁镶.373839RbSrY福锯包40
2、Zr格414243* 44454647NbMoTcRuRhPdAg蜴福得力凭更锐555657-71CsBa 6LU铠领72Hf龄73747576777879TaWReOsIrPtAu坦铛袜福袜的金87* 88* 89-103104* 105* 106* 107* 108 109* 110* 111*Fr Ra AeLrRf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg彷镭彷钳镒键镂s铃目前,关于错的研究和应用已经逐渐成熟,因此材料行业开始将眼光转移 至它的同族元素“饴一一一种与错具有类似的性质与用途,但具有更大的硬 度和更高的熔点等性质的元素。它的碳化物碳化饴”同样也是一种典型的过 渡金属碳化物,
3、粉末灰色,立方系晶体,是已知单一化合物中熔点最高者,还 具有高达3890。C的熔点、高的硬度、较好的高温强度、优秀的耐腐蚀性和热 导率较低等优异特性。一、碳化饴的结构与性质碳化饴(HfC)是过渡元素Hf与C形成的一种非化学计量的碳化物 即HfC(0.5 l)o它的结构是NaCI型的面心立方结构,空间群是Fm3m ,其实验晶格 常数a=0.4641nm Hf原子构成立方晶格,C原子位于立方晶格的八面体间 隙。由于UHf共价键键能大,要破坏其结构非常困难,因此HfC宏观上表现 出超高硬度特性,其英式硬度为9M ,仅次于金刚石;又由于HfC晶体熔化时 必须破坏高度对称分布的原子键,然而破坏此键极其困
4、难,从而宏观上表现出 超高熔点的特性,且HfC的原子键的键能高达EA=87.2163kJmol z故HfC的熔点高达3890oCo碳化饴TEM图(图片来源:长玉特陶)碳化饴的嫡、热膨胀系数和等容热容与温度成正比相关关系,与压力成反 比相关关系,而其德拜温度则是随着压力的升高而降低,随着温度的升高而减 小。同时HfC还具有很好的耐冲击性能,碳化饴具体的基本性能可见下表。性能分类典型值晶体结构NaCl型面心立方空间群Fm3m熔点/七3890点阵常数(10,0m)4.641体积电阻率cm (2900 )195热膨胀系数(xlt)6.73弹性模量/GPa27.9莫氏硬度9M密度/ (gc)12.7二、
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