Карбид алюминия

Смотрите также

</span></h2>

Состав

</span></h2>

Карбид алюминия имеет необычную кристаллическую структуру, состоящую из чередующихся слоев Al

2

</sub>

C и Al

2

</sub>

C

2

</sub>

. Каждый атом алюминия координирован с 4 атомами углерода, образуя тетраэдрическое расположение. Атомы углерода существуют в 2 различных связывающих средах; один — деформированный октаэдр из 6 атомов Al на расстоянии 217

пм

. Другой — искаженная тригонально-бипирамидальная структура из 4 атомов Al при 190–194 пм и пятого атома Al при 221 пм.

[3]

</sup>

[4]

</sup>

Другие карбиды ( номенклатура

IUPAC

:

метиды

) также имеют сложную структуру.

Реакции

</span></h3>

Карбид алюминия гидролизуется с выделением

метана

. Реакция протекает при комнатной температуре, но быстро ускоряется при нагревании.

[5]

</sup></p>

Al

4

</sub>

C

3

</sub>

+ 12 H

2

</sub>

O → 4 Al (OH)

3

</sub>

+ 3 CH

4

</sub>

Подобные реакции происходят с другими протонными реагентами:

[1]

</sup>

Al

4

</sub>

C

3

</sub>

+ 12 HCl → 4 AlCl

3

</sub>

+ 3 CH

4

</sub>

Реактивное горячее изостатическое прессование (опрокидывание) при ≈40 МПа соответствующих смесей Ti, Al

4

C

3

графита в течение 15 часов при 1300 ° C дает преимущественно однофазные образцы Ti

2

AlC

0,5

N

0,5

, 30 часов при 1300 ° C. C дает преимущественно однофазные образцы Ti

2

AlC (карбид

титана-алюминия

).

[6]

</sup></p></sub></p></sub></p></sub></p></sub></p></sub></p></sub></p></dl>

Подготовка

</span></h2>

Карбид алюминия получают путем прямой реакции алюминия и углерода в

электродуговой печи

.

[3]

</sup>

4 Al + 3 C → Al

4

</sub>

C

3

</sub>

Альтернативная реакция начинается с оксида алюминия, но она менее благоприятна из-за образования

монооксида углерода

.

2 Al

2

</sub>

O

3

</sub>

+ 9 C → Al

4

</sub>

C

3

</sub>

+ 6 CO

Карбид кремния

также реагирует с алюминием с образованием Al

4

</sub>

C

3

</sub>

. Это преобразование ограничивает механические применения SiC, поскольку Al

4

</sub>

C

3

</sub>

более хрупкий, чем SiC.

[7]

</sup>

4 Al + 3 SiC → Al

4

</sub>

C

3

</sub>

+ 3 Si

В композитах с алюминиевой матрицей, армированных карбидом кремния, химические реакции между карбидом кремния и расплавленным алюминием создают слой карбида алюминия на частицах карбида кремния, который снижает прочность материала, хотя увеличивает смачиваемость частиц SiC.

[8]

</sup>

Эту тенденцию можно уменьшить путем покрытия частиц карбида кремния подходящим оксидом или нитридом, предварительного окисления частиц с образованием покрытия из

диоксида кремния

или использования слоя

жертвенного металла

.

[9]

</sup>

Композитный материал из карбида алюминия и алюминия может быть получен путем механического легирования путем смешивания порошка алюминия с частицами

графита

.

</dl>

Приложения

</span></h2>

Мелкодисперсные частицы карбида алюминия в алюминиевой матрице снижают склонность материала к

ползучести

, особенно в сочетании с частицами

карбида кремния

.

[11]

</sup>

Карбид алюминия можно использовать в качестве

абразива

в высокоскоростных

режущих инструментах

.

[12]

Он имеет примерно такую ​​же твердость, как

топаз

.

[13]

</sup></p></sup></p>

Вхождение

</span></h2>

Небольшие количества карбида алюминия являются обычной примесью технического

карбида кальция

. При электролитическом производстве алюминия карбид алюминия образует продукт коррозии графитовых электродов.

[10]

</sup>

В

матричных композитов металлов

на основе алюминия матрицы , армированной неметаллических карбидов (

карбид кремния

,

карбид бора

, и т.д.) или

углеродных волокон

, карбид алюминия часто образует в качестве нежелательного продукта. В случае углеродного волокна оно вступает в реакцию с алюминиевой матрицей при температурах выше 500 ° C; Лучшее смачивание волокна и ингибирование химической реакции может быть достигнуто путем покрытия его, например,

боридом титана

.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий