کاربید تانتالوم

 

کاربید تانتالوم پودری خاکستری رنگ و ترکیبی از خانواده ترکیبات شیمیایی دودویی تانتالوم و کربن با فرمول تجربی TaCx می باشد، به طوری که x معمولاً بین ۰.۴ تا ۱ متغیر است. آنها مواد سرامیکی نسوز بسیار سخت، شکننده و با هدایت الکتریکی فلزی هستند.

 

کاربیدهای تانتالیم به صورت تجاری در قطعه های ابزار برای برش استفاده می شود و گاهی اوقات به آلیاژهای کاربید تنگستن نیز اضافه می شوند. نقاط ذوب تین مواد بسته به شرایط خلوص و اندازه گیری شان، در حدود ۳۸۸۰ درجه سانتی گراد به اوج خود می رسند.

 

این میزان دما برای ترکیبات دودویی بالاترین مقدار می باشد و فقط کاربید هافنیم تانتالوم ممکن است دارای نقطه ذوب کمی بالاتر از حدود ۳۹۴۲ درجه سانتیگراد باشد، در حالی که نقطه ذوب هافنیم کاربید با TaC قابل مقایسه است.

 

خواص و مشخصات شناسایی کاربید تانتالوم

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                        پودر خاکستری فرمول شیمیایی                                                                       TaC
دانسیته                                                      (g/cm۳)۱۴.۳ – ۱۴.۶۵ وزن مولکولی                                                         (g/mol)192.96
نقطه ذوب                                                      (۰C) 3850 – 3880 شماره (CAS No)                                                       ۱۲۰۷۰-۰۶-۳
حلالیت در آب                                                                نامحلول نام آیوپاک                                                      Tantalum carbide

 

پیوند بین اتم های تانتال و کربن در کاربیدهای تانتالوم مخلوطی از یونی، فلزی و کووالانسی است و به دلیل داشتن جزء کووالانسی قوی، این کاربیدها مواد بسیار سخت و شکننده ای هستند. سختی، تنش تسلیم و برشی با افزایش مقدار کربن در TaCx افزایش می یابد.

 

کاربیدهای تانتال با توجه اندازه و وابستگی به دمای آنها، دارای هدایت الکتریکی فلزی هستند. TaC ابررسانایی با دمای انتقال نسبتاً بالا TC = ۱۰.۳۵ K می باشد.

 

خصوصیات مغناطیسی TaCx از دیامغناطیس x ≤ ۰.۹ به پارامغناطیس در x بزرگتر تغییر می کند. بررسی خصوصیات فیزیکی کاربید تانتالوم در فشار و دما بالا، عنوان مقاله ای است که در سال ۲۰۱۹ منتشر شده است که در زیر خلاصه تصویری آن را می بینید.

 

خواص فیزیکی تانتالیوم کاربید در دما و فشار بالا

 

تولید تانتالیوم کاربید

 

تانتال کاربید یک شکل طبیعی از کاربید تانتالوم است. این ماده معدنی مکعبی، بسیار نادر می باشد. پودرهای TaCx با ترکیب مورد نظر، از طریق گرم کردن مخلوطی از پودرهای تانتالوم و گرافیت در فضای خلاء یا گاز بی اثر (آرگون) تهیه می شوند.

 

گرمایش در دمای حدود ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد با استفاده از کوره یا تنظیم ذوب قوس انجام می شود. یک روش جایگزین کاهش پنتوکسید تانتال توسط کربن در فضای خلاء یا هیدروژن در دمای ۱۵۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتی گراد است.

 

این روش برای بدست آوردن کاربید تانتالوم در سال ۱۸۷۶ مورد استفاده قرار گرفت، اما فاقد کنترل استوکیومتری محصول می باشد. تولید TaC به طور مستقیم از عناصر، از طریق سنتز دمای بالا و خود تکثیر گزارش شده است.

 

کاربردهای کاربید تانتالوم

 

کاربردهای کاربید تانتالوم

 

کاربید تانتالیوم به دلیل داشتن خصوصیات فیزیکی عالی در نقطه ذوب، سختی، مدول الاستیک، رسانایی گرمایی، شوک حرارتی به عنوان افزودنی پخت در سرامیک های با درجه حرارت فوق العاده بالا (UHTC) یا به عنوان تقویت کننده سرامیک در آلیاژهای با آنتروپی بالا (HEA) استفاده می شود.مقاومت و پایداری شیمیایی این ماده، آن را به ماده ای مطلوب در هواپیما و موشک در صنایع هوافضا تبدیل می کند.

 

ویژگی برتر سرامیک TaC نسبت به SiBCN

 

وانگ و همکاران ماتریس سرامیکی SiBCN را با افزودن TaC و با استفاده از روش های پخت آلیاژ مکانیکی به علاوه واکنش داغ پرس سنتز کرده اند، که در آن پودرهای BN، گرافیت و TaC با آسیاب توپی مخلوط شده و در دمای ۱۹۰۰ درجه سانتیگراد پخته می شوند تا کامپوزیت های SiBCN-TaC بدست آید.

 

برای سنتز، فرآیند آسیاب، پودرهای TaC را تا ۵ نانومتر تصفیه می کند بدون اینکه با اجزای دیگر واکنش دهد و اجازه می دهد تا ترکیبات متراکمی تشکیل شوند که از خوشه های کروی به قطر ۱۰۰ نانومتر – ۲۰۰ نانومتر تشکیل شده اند.

 

تجزیه و تحلیل TEM نشان داده است که TaC یا به صورت تصادفی به شکل ذرات نانو با اندازه های ۱۰-۲۰ نانومتر در داخل ماتریس توزیع می شود و یا در BN با اندازه کوچکتر ۳-۵ نانومتر توزیع می شود. در نتیجه، کامپوزیت با ۱۰ درصد وزنی افزودن کاربید تانتالوم مقاومت در برابر شکست ماتریس را بهبود بخشید و به ۳۹۹.۵MPa در مقایسه با ۱۲۷.۹MPa سرامیک SiBCN رسید.

 

این موضوع عمدتا به دلیل عدم تطابق ضرایب انبساط حرارتی بین ماتریس سرامیکی TaC و SiBCN است. از آنجا که تانتالیوم کاربید ضریب انبساط حرارتی بیشتری نسبت به ماتریس SiBCN دارد. ذرات TaC تنش کششی را تحمل می کنند، در حالی که ماتریس تنش کششی را در جهت شعاعی و تنش فشاری را در جهت مماسی تحمل می کند. این باعث می شود که ترک ها ذرات را دور بزنند و مقداری انرژی نیز برای رسیدن به سخت شدن جذب می کنند.

 

نانوذرات کاربید تانتالوم

 

نانوذرات کاربید تانتالوم

 

مقاله ای که در سال ۲۰۱۳ منتشر شده است، به بررسی نانوذرات تانتالیوم کاربید و رفتار غیر منتظره عناصر آن در هنگام تغییر در خصوصیات اتمی و مولکولی آنها پرداخته است. این خصوصیات تغییر یافته در زمینه هایی مانند پزشکی زیستی، دارویی، الکترونیکی و سرامیک کمک های ارزنده ای انجام داده است.

 

در این مقاله خصوصیات و کاربردهای نانوذرات کاربید تانتالوم نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نانوذرات کاربید تانتال سختی بیشتری از الماس دارند. این ذرات با فرآیند پخت تولید می شوند. تمایز دیگر این نانو ذرات با کاربید تانتالوم این است که نانو ذره یک ترکیب دودویی استوکیومتری است که دارای بالاترین نقاط ذوب و جوش می باشد.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.