| 13986122 15360 8522 910 1>Ромбич.
1,30
_
14,2
_
NasC2
Гексаген.
1,60
800 (разл.)
- 4,1
--
K2C2
Гексаген.
1,62
-
-
--
MgC2
Тетрагон.
2,07
-
21±5
--
CaC2
Тетрагон.
2,21
2300
14,1±2,0
--
BaC2
Тетрагон.
3,72
2000 (разл.)
12,1±4,0
--
LaC2
Тетрагон.
5,35
2360
38,0
45
CeC2
Тетрагон.
5,56
2290
-
60
Be2C
Кубич.
2,44
2400
28,0
1,1.106
Al4C3
Ромбоэдр.
2,95
2100
49,5
*1 ккал/моль =4,19 кдж/моль.
Ацетиленидами являются К. щелочных металлов (Li2Ca, Na2C2 и пр.), магния MgC2 и щелочноземельных металлов (CaC2, SrC2 и др.), высшие К. редкоземельных металлов (YC2, LaC2 и др.) и актиноидов (ThC2 и пр.). С уменьшением ионизационного потенциала металла в этой группе возрастает склонность к образованию "поликарбидов" со сложными анионами из атомов углерода (MeCs, MeCie, MeC24 и др.). Эти К. имеют графитоподобные решётки, в к-рых между слоями из атомов углерода расположены атомы металла. Ионные К. ацетиле-нидного типа, напр, карбид кальция, при взаимодействии с водой или разбавл. к-тами разлагаются с выделением ацетилена (или ацетилена в смеси с др. углеводородами и иногда - водородом). Cu2C2, Ag2C2 и др. взрываются при ударе, обладают невысокой хим. устойчивостью, легко разлагаются и окисляются при нагревании. К метанидам относятся Be2C, AL4C3, к-рые легко гидроли-зуются с выделением метана (табл. 1).
Ковалентные К., типичными представителями к-рых являются К. кремния и бора, SiC и B.sC (правильнее B12C3), отличаются прочностью межатомной связи; обладают высокой твёрдостью, хим. инертностью, жаропрочностью; являются полупроводниками. Структура нек-рых таких К. (напр., SiC) близка к структуре алмаза. Кристаллич. решётки этих К. представляют собой гигантские молекулы (см. Бора карбид, Кремния карбид).
Металлоподобные К. обычно построены как фазы внедрения атомов углерода в поры кристаллических решёток переходных металлов. Природа металлоподобных К., как фаз внедрения, обусловливает их высокую твёрдость и износостойкость, практическое отсутствие пластичности при обычных темп-рах, хрупкость и относительно невысокие прочие механич. свойства. К. этой группы - хорошие проводники электричества, откуда и название -"Металлоподобные". Многие из них - сверхпроводники (напр., темп-ры перехода в сверхпроводя-щее состояние составляют: Nb2C, 9,18 К; NbC, 8-10 К; MO2C, 12,2 К; MoC, 6,5 К). Важными для техники свойствами обладают взаимные сплавы К. TiC, ZrC, HfC, NbC и TaC. Так, композиции, состоящие из 25% HfC и 75% TaC,
Табл. 3.- Механические свойства карбидов
Карбид
Твёрдость Н,Гн/мг, при температуре 0C
Предел прочности при растяжении, Mн/м2, при температуре 0C
Предел прочности при сжатии, Мн/м2, при температуре 0C
Модуль упругости, Гн/м2, при температуре 0C
20
1230
1730
20
1230
1730
20
1230
1730
20 | 730
1230
TiC
31,0
1,6
0,3
560
200
90
1350
470
260
460
420
400
ZC
29,0
2,0
1,3
300
100
-
1700
300
--
550
520
500
NbC
20,5
0,75
0,28
-
1400
400
200
540
500
470
WC
18,0
0,9
0,45
--
--
-
2700
600
100
722
690
600
SiC
33,4
2,2
0,9
180
230
-
800
400
160
386
373
350
имеют наиболее высокую темп-ру плавления (ок. 4000 0C) из всех тугоплавких металлов и веществ. Металлоподобные К. обладают большой хим. устойчивостью в кислотах, меньшей - в щелочах. При их взаимодействии с H2, O2, N2 и пр.образуются гидридокарбиды, оксикарбиды, карбонитриды, также представляющие фазы внедрения и обладающие свойствами, близкими к свойствам К. К металло-подобным К. относятся также соединения с более сложными структурами: Mn3C, Fe3C, Co3C, Ni3C (табл. 2).
Получение и применение. Распространёнными методами получения К. являются нагревание смесей порошков металлов и угля в среде инертного газа или восстановит, газа; сплавление металлов с одноврем. карбидизацией (MeO + С -> MeC + СО) при темп-рах 1500-2000° С и др. Для получения изделий из порошков К. используют порошковую металлургию; отливку расплавленных К. (обычно под давлением газовой среды для предотвращения разложения при высоких темп-pax); диффузионное науглероживание предварительно подготовленных изделий из металлов и неметаллов; осаждение в результате реакций в газовой фазе (особенно при получении карбидных волокон); плазменную металлургию. Обычные механич. методы обработки изделий из металло-подобных К. и высокопрочных карбидно-металлич. сплавов оказываются непригодными и заменяются абразивной, ультразвуковой обработкой, электроискровым способом и др.
Из ионных К. важное значение в технике как источник ацетилена имеет карбид кальция. Широко используются KO-валентные и Металлоподобные К. Так, тугоплавкие К. применяют для изготовления нагревателей электропечей сопротивления, защитных чехлов для термопар, тиглей и т. д. На основе сверхтвёрдых и износостойких К. производят металло-керамич. твёрдые сплавы (вольфрамоко-бальтовые и титановольфрамовые), а также абразивы для шлифования и доводки (особенно SiC и B4C). К. входят в состав жаропрочных и жаростойких сплавов - керметов, в к-рых твёрдые, но хрупкие К. цементированы вязкими, но достаточно тугоплавкими металлами. К. железа Fe3C образует в железоуглеродистых сплавах (чугунах и сталях) т. н. цемен-титную фазу - твёрдую, но очень хрупкую и непластичную (см. Цементит). Высокая хим. стойкость К. используется в хим. машиностроении и хим. пром-сти для изготовления трубопроводов, насадок, облицовки реакторов. Металлич. или полупроводниковая проводимость, хорошие термоэмиссионные свойства, способность переходить в сверхпроводящее состояние - для изготовления резисторов, различных элементов полупроводниковых устройств, в составе электрокон-гактов, магнитных материалов, термокатодов в электронике.
Лит.: Самсонов Г. В., Тугоплавкие соединения. Справочник по свойствам и применению, M., 1963; Косолап о-в а Т. Я., Карбиды, M., 1968; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И. Портного, M., 1967; Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник, M., 1969; Тугоплавкие карбиды. [Сборник], под ред. Г. В. Сам-сонова, К., 1970.
Г. В. Самсонов, К. И. Портной.
КАРБИДЫ ЖЕЛЕЗА, соединения железа с углеродом; см. Железо, Железоуглеродистые сплавы, Карбиды.
Табл. 2.- Свойства некоторых металлоподобных и ковалентных карбидов
Карбид
Границы области однородности, ат. %С
Кристаллическая структура а)
Плотность , г/см3
Температура плавления, 0C
Теплота образования, ккал/мольд)
Коэфф. термического расширения (20 - 180O0C)
(1/10C)x106
Теплопроводность, кал/см
сек*°Се)
Уд. объёмное электрич. сопротивление , MKOM • CM
Работа выхода электронов ж)
ф эфф,эв
Микротвёрдость,
Гн/мг
Модуль упругости , Гн/м2
TiC
37-50
КГЦ
4,94
3150
43,9
8,5
0,069
52,5
4,20
31
460
ZrC
38-50
КГЦ
6,60
3420
47,7
6,95
0,09
50
4,02
29
550
HfC
36-50
КГЦ
12,65
3700
55,0
6,06
0,07
45
3,95
28,5
359
VC
40-47
КГЦ
5,50
2850
24,1
7,2
0,094
76
4,07
25,5
431
NbC
41,2-50
КГЦ
7,80
3600
33,7
6,5
0,044
42
3,93
20,5
540
TaC
42,2-49
КГЦ
14,5
3880
34,0
8,29
0,053
24
3,82
16
500
Cr3C2
--
Ромбич.
6,74
1895
8,1
11,7
0,046
75
-
13,3
380
Mo2C
31,2-33,3
ГПУ
9,06
2580
11,0
7,8
0,076
71
-
15
544
W2C
29,5-33,3
ГПУ
|
