碳化(huà)钽

　　碳化(huà)钽，一(yī)種過渡金(jīn)屬碳化(h••<uà)物(wù);黑(hēi)色或暗(àn↑∞")棕色金(jīn)屬狀粉末，立方晶系，質堅硬，不→σδ(bù)溶于水(shuǐ)，微(wēi)溶于>∏∑硫酸和(hé)氫氟酸，溶于氫氟酸和(hé)硝酸的(de)混合溶液;化(huà)↕¶學性質極為(wèi)穩定;具有(yǒu)優異的(de)物(wù)理(lǐ)和♥↕(hé)化(huà)學性能(néng)，如(rú)高(gāo)硬度、高(gā•≈★"o)熔點、良好(hǎo)的(de)導電(diàn)性和(hé)抗熱(rè)震性、∑£Ω較好(hǎo)的(de)耐化(huà)學腐蝕性能(néσλng)、高(gāo)的(de)抗氧化(huà)性和(hé)一(yī☆✔÷)定的(de)催化(huà)性能(néng)等;在工(gōng)業(y±®è)和(hé)軍事(shì)上(shàng)有(yǒu)‌​☆廣泛的(de)應用(yòng)，在硬質合♥'σ金(jīn)中，作(zuò)為(wèi)✘↔≠一(yī)種添加劑而得(de)到(dào)廣泛應用(yòng)，其主要(₽≈yào)作(zuò)Chemicalboo£±k用(yòng)是(shì)提高(gāo)硬質合金(jīn)的(de)高(gāo)溫強度和​ε(hé)抑制(zhì)碳化(huà)鎢顆粒的(de)長(cháng)大(dà);≤•在切削工(gōng)具中，作(zuò)為(wèi)一(y" ∏ī)種堅硬的(de)塗層來(lái)增加基體(tǐ)金(jīn)屬的(de)抗化(hu±∞πà)學腐蝕性和(hé)耐磨性;在軍事(shì)上(shàng)，用(yòng)作(zuò)噴$λ氣發動機(jī)渦輪葉片和(hé)火(huǒ)箭噴嘴塗γ±$層，可(kě)顯著提高(gāo)其抗燒蝕性能(néng)，σ£延長(cháng)使用(yòng)壽命;同時(shí)還(hái)可(kě)以用(yòng)于★×♥↓電(diàn)極材料,使用(yòng)電(diàn)火π∑↑δ(huǒ)花(huā)線切割成複雜(zá)的(de)形狀;以及作(zuò)為(wèi)第二相(xi÷★λβàng)顆粒增強金(jīn)屬基複合材料，用(yòng)于航空(kōng)航天、冶金(jīn)、建 $ ®材、電(diàn)力、水(shuǐ)電(dα>iàn)、礦山(shān)等領域。

　　碳化(huà)钽理(lǐ)化(huà)性質

　　黑(hēi)色或暗(àn)棕色金(jīn)屬狀× 粉末，立方晶系，質堅硬。熔點3880℃，沸點55↔$00℃，相(xiàng)對(duì)密度13.9，硬度9～10。能‌♠"∏(néng)溶于硝酸和(hé)氫氟酸的(de)混合酸中，不(bù)溶于水(shu βǐ)和(hé)所有(yǒu)的(de)單一(yī)的(d≥←™e)酸中。在常溫常壓條件(jiàn)下(xià)，TaC具有(yǒu)簡單的(de)NaCl←γ型晶體(tǐ)結構，而且可(kě)以Chemicalbook在碳素晶格中容納大(dà)量★♣ 的(de)空(kōng)缺位而不(bù)引起相(xiàng)變的(de)發₹∞$λ生(shēng)TaC的(de)硬度和(hé)斷裂韌度的(de)最高(gāo)值 ÷分(fēn)别可(kě)達到(dào)(20&plusm↓‌n;0.5)GPa和(hé)(12.7±±<π0.7)MPa1/2。化(huà)學性質較穩定，耐一(yī)般的(de)酸堿，但(dàn)氫氟酸除δ$∏♣外(wài)。在空(kōng)氣中加熱(rè)轉化(huà)成五氧化(h≥≥uà)二钽。可(kě)與焦硫酸鉀熔融。

　　碳化(huà)钽化(huà)學性質

　　碳化(huà)钽為(wèi)淺棕色金(jīn)屬狀立方結晶粉末，屬氯'¥© 化(huà)鈉型立方晶系。含碳量6.23%(質×<'‍量)，相(xiàng)對(duì)密度13☆ .9，熔點3880℃，沸點4780℃，晶格常數(shù)a=0.4454nm，莫式硬度9™₹₹～10，熱(rè)導率2Chemicalbo×Ω↑πok2w/(m?K)，熱(rè)膨脹系數(shù)6.29×1γ¶↔₹0-6/K。不(bù)溶于水(shuǐ)，難溶于無機(jī)酸，能(né£∑♣¶ng)溶于氫氟酸和(hé)硝酸的(de)混合酸中并可(kě)分‌£(fēn)解。抗氧化(huà)能(néng)力強，易被焦硫酸鉀熔融并分(fēn)解。導電(diàn÷​ <)性大(dà)，室溫時(shí)電(diàn)阻為(wèi•₽)30Ω，顯示超導性質。

　　目前也(yě)用(yòng)碳化(huà)钽做(zuò)硬質合金(j✔↑≈īn)燒結晶粒長(cháng)大(dà)抑制(zhì)劑用(yòn≤♦βg)，對(duì)抑制(zhì)晶粒長(cháng)大(dà)有(yǒu)明(míng)顯✘≤∏效果，密度為(wèi)14.3g/cm3。不(bù)溶于水(shuǐ)，✔ β難溶于無機(jī)酸，能(néng)溶于氫γ♦氟酸和(hé)硝酸的(de)混合酸中并可(kě)分(fēn)解。抗氧化(huà)能(₹∞∑néng)力強，易被焦硫酸鉀熔融并分(fēn)解。導電(diàn♥ ✘)性大(dà)，室溫時(shí)電(di≈☆àn)阻為(wèi)30Ω，顯示超導性質。用(yòng♦λ‌↑)于粉末冶金(jīn)、切削工(gōng)具、∏γ精細陶瓷、化(huà)學氣相(xiàng)沉積、硬質耐磨合金(jīn)刀(dā↔£♦o)具、工(gōng)具、模具和(hé)耐磨耐蝕結構部件(jiàn)添加劑，提高×↕✔(gāo)合金(jīn)的(de)韌性。碳化(huà)钽的(de)燒結體(tǐ)顯示金(jīn'Ω)黃(huáng)色，可(kě)作(zuò)手表裝飾品。

　　碳化(huà)物(wù)顆粒具有(yǒu)高(gāo)強度、高(gāo✔¶)硬度、與基體(tǐ)潤濕性良好(hǎo‍"γ)等優點，使其作(zuò)為(wèi)第二相(xiàng)顆粒增γ‍λ強金(jīn)屬基複合材料已廣泛應用(yòng×π↑★)于航空(kōng)航天、冶金(jīn)、建™♦∞÷材、電(diàn)力、水(shuǐ)電(diàn)、礦山(shān)等領→<¥域，并取得(de)了(le)很(hěn)好(hǎo)的(de)實際應用(yòφβng)效果。目前所見(jiàn)報(bào)道(dào)的(de™∑)碳化(huà)物(wù)顆粒主要(yào)有(yǒu₩☆♠)碳化(huà)鎢(WC)、碳化(huà)钛(TiC)、碳化(huà)§↔∏&铌(NbC)和(hé)碳化(huà)釩(VCp)等，而與金(jīn±♣)屬釩、铌同族的(de)元素钽卻研究較少(shǎo)。

　　碳化(huà)钽(TaC)陶瓷顆粒具有(yǒu)高(gāo)熔點(3880℃)、高(✘←gāo)硬度(2100HV0.05)、化(huà)學穩定性好(hǎo)↔×β'、導電(diàn)導熱(rè)能(néng)力強等優點，但(dàn)由于其成本等問(wèn×"α)題，目前所見(jiàn)報(bào)道(dào)僅限于鎳基、鋁基等基體(tǐ ₩)。Chao 等利用(yòng)激光(guāng)熔覆技(jì)術(sσ•≠←hù)，制(zhì)備出了(le)鎳基增強碳化(huà)钽<→∏<表面複合材料，結果表明(míng)此材料與純鎳相(♥✘xiàng)比硬度顯著提高(gāo)，磨損率比硬化(hu≤>‌à)鋼明(míng)顯降低(dī);Yu 等研究了(le)在高(gāo)溫梯度下 ✔↑€(xià)鎳基、鉻基、鋁基增強碳化(huà)钽原位反應定向凝固與其微(wēi)觀結✘£™構的(de)關系，結果表明(míng)随著(±¶zhe)凝固速率的(de)提高(gāo)₽& >，固相(xiàng)結構發生(shēng)了(le)變化(huà)，而且碳化(™>↔×huà)钽的(de)體(tǐ)積分(fēn)數(shù)也(yě)随₩$凝固速率的(de)改變而變化(huà);王文(wén)麗(lì)等利用(yòng)激光(©φguāng)熔覆技(jì)術(shù)，在A3鋼表面制(zhì)備出了(le)原位生$φ‍(shēng)成TaC 顆粒強化(huà)的(de)鎳基複合塗層，結果表明(§ míng)在适當的(de)工(gōng)藝條件(jiàn)下(xi¶γπ✘à)，其生(shēng)成TaC 顆粒增強鎳基複合塗層成形良好≤φ​>(hǎo)、表面光(guāng)滑，塗層與基體φ♥(tǐ)呈現(xiàn)良好(hǎo)的(de)冶金(jīn)結合。而對(duì)鋼鐵(ti×≠ě)基原位生(shēng)成TaC的(de★♠)研究鮮有(yǒu)報(bào)道(dào)。因此，在本實驗中采用(yòng₩→∏)了(le)表面陶瓷顆粒增強鐵(tiě)基複合的(de)方法。同時(shí)，選用δ≤∏(yòng)TaC顆粒作(zuò)為(wèi)第二相(xiàng)顆粒增強相(x≤βiàng)。對(duì)TaC 顆粒原位增強鐵(tiě)基表面複合材料的(de)<₩微(wēi)觀形貌及反應過程進行(xíng)分(fēn)φλ↑析。

　　碳化(huà)钽制(zhì)備方法

　　1、工(gōng)業(yè)上(shàng)将五氧化(huà)二钽與固體(tǐ)碳球磨混₩σ↓合，使用(yòng)非氧化(huà)氣氛(主要(yà> o)是(shì)真空(kōng)和(hé)氩氣≠δ¥氣氛)，在1700℃的(de)高(gāo)溫下(xià)，進行(xíng)還(hái)≈≥原和(hé)滲碳處理(lǐ)，制(zhì)備得(de)到(dào)粒度γ׶大(dà)于2μm的(de)碳化(huà)钽粉末。

　　2、使用(yòng)液相(xiàng)先軀體(↓<∞tǐ)法在非氧化(huà)氣氛中進行(xíngλ✔§β)熱(rè)處理(lǐ)制(zhì)備得(de)到(dào)☆Ω納米碳化(huà)钽粉末。将5mL無水(shuǐ)乙醇加入裝有>‌∏(yǒu)0.50gTaCl5的(de)小(xiǎo)燒‍>≈®杯中，并用(yòng)玻璃棒攪拌均勻，然後将其放(fàng®§)入超聲波清洗器(qì)中，加熱(rè)溫度55℃，工(gōng)作(zuò)頻(p φ↓ín)率40kHz，超聲功率80W，超聲振蕩5～10®≈®min後，加入0.10g納米活性炭，并繼續振蕩15～20m→→↑in後，将其倒入坩埚均勻塗覆于內(nèi)壁上(shàng)，并用∑↕(yòng)熱(rè)風(fēng)機(jī)吹↕¶∏‍幹。将裝有(yǒu)試樣的(de)坩埚置于真空(kōng)熱(r←≤è)壓爐中，在真空(kōng)度100Pa下(xià)或氫氣氣氛中∑↔β₩于1300℃進行(xíng)高(gāo)溫處理(lǐ);£‍或在氩氣氣氛中于1400℃進行(xíng)高(gāo)溫處理(lǐ)，保溫時(±∞ ​shí)間(jiān)均為(wèi)0.5h，升溫速率20℃/min。待實驗結束↔₽，用(yòng)毛刷将坩埚內(nèi)的(δ∑de)産Chemicalbook物(wù)刷下(xià)。

　　3、在空(kōng)氣中加熱(rè)轉化(huà)成​↓五氧化(huà)二钽。可(kě)與焦硫酸鉀熔融。由金(jīn)屬钽與碳或>♠五氧化(huà)二钽與煙(yān)黑(hēi)在惰性氣氛中加熱(rè)到(€δdào)1900℃反應制(zhì)得(de)。

　　4、由五氯化(huà)钽與甲烷為(wèi)反應氣，用(yòng)氩作(zuò)載體(tǐ€€)，用(yòng)碳化(huà)矽電(diàn)阻從(cóng)外(wài)部輻"$射加熱(rè)、碳化(huà)或五氧化(huà)钽與炭黑(hēi♣$)混合，加壓粉末成型，在氫氣或真空(kōng)中加熱(rè)而制(zhì)≈•得(de)。

　　碳化(huà)钽作(zuò)用(yòng)及應用(yòn&αg)

　　1、在硬質合金(jīn)中，作(zuò)為(wèi)一(÷πyī)種添加劑而得(de)到(dào)廣泛✘σ≠應用(yòng)，其主要(yào)作(zuò)用(yòng)是(shì)提高(gāo)硬質δ ×合金(jīn)的(de)高(gāo)溫強度和₩≠≤↔(hé)抑制(zhì)碳化(huà)鎢顆粒的(de)長(cháng)大(dà)。

　　2、在切削工(gōng)具中，作(zuò)為(wèi)一(yī)種堅硬的(de)塗層來(l¥♣ái)增加基體(tǐ)金(jīn)屬的(de)抗化(huà)學腐蝕性和(hé)耐磨性。

　　3、在軍事(shì)上(shàng)，用(yòng)作(zuò)噴氣§α$γ發動機(jī)渦輪葉片和(hé)火(huǒ)箭噴嘴塗Ω‍Ω層，可(kě)顯著提高(gāo)其抗燒蝕性能(néng)，延長(cháng)使用(yòng÷₽)壽命。

　　4、由于其電(diàn)導性很(hěn)好(hǎo)。因此,它可(kě)以λσ用(yòng)于電(diàn)極材料,而©γ且還(hái)可(kě)以使用(yòng)電(diàn)火(huǒ)花(huā)線切割成複雜(zá≈>∏)的(de)形狀。

　　5、作(zuò)為(wèi)第二相(xiàng)顆粒增強金(jīn)屬基複合材料Ω'已廣泛應用(yòng)于航空(kōng)航↕λ天、冶金(jīn)、建材、電(diàn)力、水(shuǐ)電(diàn)∞π←π、礦山(shān)等領域。

　　碳化(huà)钽生(shēng)産方法

　　氧化(huà)钽碳化(huà)法以五氧化(huà) ​二钽和(hé)炭黑(hēi)為(wèi)原料制(zhì∞§)備碳化(huà)钽：将1rnol五氧化(huà)二钽和(hé)7mol炭黑(hēi)充分(fēn↔₽γ)混合，放(fàng)入還(hái)原爐中，在氫或真空(kōng)中于l500℃下(x•✔ià)加熱(rè)還(hái)原lhChemicalbook，γ&¶即制(zhì)得(de)碳化(huà)钽粉末。或者在惰性氣體(t★✔ǐ)中加熱(rè)至1900℃還(hái)原制(zhì)得(de)。為(‍ ×‍wèi)提高(gāo)産品質量，首先在惰性氣體(tǐ)中一(yī)次碳化(huà)生(sh‌×λēng)成初級碳化(huà)物(wù)，再在真空(kōng∞∑)條件(jiàn)下(xià)進行(xíng)二次碳化(huà)制(zhì)得(d∑≠e)碳化(huà)钽。