کاربید هافنیوم

هافنیوم در سال ۱۸۶۹ توسط دمیتری مندلیف پیش بینی شده بود اما در سال ۱۹۲۲ برای اولین بار توسط دیرک کوستر و جورج هویس جدا شد. هافنیوم در شکل ابتدایی خود ظاهری براق و نقره‌ای خاکستری دارد. هافنیوم به عنوان یک عنصر آزاد در طبیعت وجود ندارد.

کاربید هافنیوم (HfC) یک ترکیب شیمیایی از هافنیوم و کربن است. کاربید هافنیوم با نقطه ذوب در حدود ۳۸۹۰ °C درجه سانتی‌گراد یکی از مقاوم‌ترین و نسوز‌ترین ترکیبات دودویی شناخته شده است. با این حال، دارای مقاومت در برابر اکسیداسیون کم می‌باشد و اکسیداسیون در دماهای پایین ۴۳۰ درجه سانتیگراد شروع می‌شود.

کاربید هافنیوم معمولاً کمبود کربن دارد، بنابراین ترکیب آن اغلب به صورت HfCx (x = 0.5 تا ۱٫۰) بیان می شود. این ساختار کریستالی مکعبی (سنگ نمکی) با مقادیر متفاوت x می‌باشد.

ویژگی‌های کاربید هافنیوم

۱۲٫۲ g/cm3 چگالی
۳۸۹۰ °C نقطه ذوب
۱۹۰٫۵۴ g/mol وزن مولکولی
۴۶۰۳ °C نقطه جوش
۲۹۲٫۸۸ W/m C هدایت گرمایی
۷٫۵-۸٫۲ ۱۰-۶ K-1 ضریب انبساط حرارتی
۱۰۹ micro-ohm cm مقاومت الکتریکی

تولید کاربید هافنیوم

پودر کاربید هافنیوم با کاهش اکسید هافنیوم (IV) با کربن در دمای ۱۸۰۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد به دست می آید. زمان زیادی برای پردازش و از بین بردن اکسیژن لازم است. از طرف دیگر، پوشش‌های HfC با خلوص بالا می‌توانند با رسوب بخار شیمیایی از مخلوط گاز متان، هیدروژن و کلرید هافنیوم (IV) تبخیر شده بدست آیند.

موارد استفاده از کاربید هافنیم

علیرغم خواص مطلوب HfC از قبیل سختی (> 9 Mohs) و نقطه ذوب بالا، به دلیل پیچیدگی فنی و هزینه بالای سنتز کاربرد بسیار کمی دارد.

کاربید هافنیوم در پوشش‌های سخت استفاده می‌شود، که اغلب توسط فرآیندی مانند پاشش پلاسما استفاده می‌شود.

خواص مغناطیسی HfCx

خواص مغناطیسی HfCx از پارامغناطیس برای x ≤ ۰٫۸ به دیا مغناطیس برای x های بزرگتر تغییر می‌کند.

علی رغم داشتن ساختار کریستالی مشابه HfCx با TaCx یک رفتار معکوس (با افزایش X خاصیت مغناطیس از دیامغناطیس به پارامغناطیس تغییر می‌یابد) برای TaCx مشاهده می‌شود.

منابع

https://en.wikipedia.org/wiki/Hafnium(IV)_carbide

https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1151-2916.1992.tb05487.x

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0925838807016775

https://books.google.com/books?id=jc2D7TGZcyUC&pg=PA513#v=onepage&q&f=false

The post کاربید هافنیوم appeared first on پیشگامان شیمی.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *