Карбид алюминия - Википедия - Aluminium carbide
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название IUPAC Карбид алюминия | |
| Другие имена Карбид алюминия | |
| Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.013.706  |
| Номер ЕС |
|
| MeSH | Алюминий + карбид |
PubChem CID | |
| Номер ООН | ООН 1394 |
| |
| |
| Характеристики | |
| Al4C3 | |
| Молярная масса | 143,95853 г / моль |
| Внешность | бесцветные (в чистом виде) гексагональные кристаллы[1] |
| Запах | без запаха |
| Плотность | 2,93 г / см3[1] |
| Температура плавления | 2200 ° С (3990 ° F, 2470 К) |
| Точка кипения | разлагается при 1400 ° C[2] |
| реагирует на выработку природного газа | |
| Структура | |
| Ромбоэдрический, 21 грн., космическая группа р3м, № 166. a = 0,3335 нм, b = 0,3335 нм, c = 0,85422 нм, α = 78,743 °, β = 78,743 °, γ = 60 °[2] | |
| Термохимия | |
Теплоемкость (C) | 116,8 Дж / моль К |
Стандартный моляр энтропия (S | 88,95 Дж / моль К |
Станд. Энтальпия формирование (ΔжЧАС⦵298) | -209 кДж / моль |
Свободная энергия Гиббса (Δжграмм˚) | -196 кДж / моль |
| Опасности | |
| Пиктограммы GHS |   |
| Сигнальное слово GHS | Предупреждение |
| H261, H315, H319, H335 | |
| P231 + 232, P261, P264, P271, P280, P302 + 352, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P321, P332 + 313, P337 + 313, P362, P370 + 378, P402 + 404, P403 + 233, P405, P501 | |
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверять (что   ?) | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Карбид алюминия, химическая формула Al4C3, это карбид из алюминий. Имеет вид кристаллов от бледно-желтого до коричневого цвета. Стабилен до 1400 ° C. Он разлагается в воде с образованием метана.
Структура
Карбид алюминия имеет необычную кристаллическую структуру, состоящую из чередующихся слоев алюминия.2C и Al2C2. 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 вечера. Другой - искаженная тригонально-бипирамидальная структура из 4 атомов Al при 190–194 пм и пятого атома Al при 221 пм.[3][4]Прочие карбиды (ИЮПАК номенклатура: метиды ) также имеют сложную структуру.
Реакции
Карбид алюминия гидролизуется с выделением метан. Реакция протекает при комнатной температуре, но быстро ускоряется при нагревании.[5]
- Al4C3 + 12 часов2O → 4 Al (OH)3 + 3 канала4
Аналогичные реакции происходят с другими протонными реагентами:[1]
- Al4C3 + 12 HCl → 4 AlCl3 + 3 канала4
Реактивное горячее изостатическое прессование (опрокидывание) при ≈40 МПа соответствующих смесей Ti, Al4C3 графита, в течение 15 часов при 1300 ° C дает преимущественно однофазные образцы Ti2AlC0.5N0.5, 30 часов при 1300 ° C дает преимущественно однофазные образцы Ti2AlC (Карбид алюминия титана ).[6]
Подготовка
Карбид алюминия получают путем прямой реакции алюминия и углерода в электродуговая печь.[3]
- 4 Al + 3 C → Al4C3
Альтернативная реакция начинается с оксида алюминия, но она менее благоприятна из-за образования монооксид углерода.
- 2 Al2О3 + 9 С → Al4C3 + 6 СО
Карбид кремния также реагирует с алюминием с образованием Al4C3. Это преобразование ограничивает механические применения SiC, поскольку Al4C3 более хрупкий, чем SiC.[7]
- 4 Al + 3 SiC → Al4C3 + 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] Эту тенденцию можно уменьшить, покрывая частицы карбида кремния подходящим оксидом или нитридом, предварительно окисляя частицы с образованием кремнезем покрытие, или с использованием слоя жертвенный металл.[9]
Композитный материал из карбида алюминия и алюминия может быть получен путем механического легирования путем смешивания алюминиевого порошка с графит частицы.
Вхождение
Небольшие количества карбида алюминия являются частой примесью технических карбид кальция. При электролитическом производстве алюминия карбид алюминия образует продукт коррозии графитовых электродов.[10]
В композиты с металлической матрицей на основе алюминиевой матрицы, армированной неметаллическими карбидами (Карбид кремния, карбид бора и т. д.) или углеродные волокна, карбид алюминия часто образует нежелательный продукт. В случае углеродного волокна оно вступает в реакцию с алюминиевой матрицей при температурах выше 500 ° C; лучшего смачивания волокна и ингибирования химической реакции можно достичь, покрывая его, например, борид титана.[нужна цитата ]
Приложения
Мелкодисперсные частицы карбида алюминия в алюминиевой матрице снижают склонность материала к слизняк, особенно в сочетании с Карбид кремния частицы.[11]
Карбид алюминия можно использовать в качестве абразивный в скоростном режущие инструменты.[12] Имеет примерно такую же твердость, как топаз.[13]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б c Мэри Иглсон (1994). Краткая энциклопедия химии. Вальтер де Грюйтер. п.52. ISBN 978-3-11-011451-5.
- ^ а б Gesing, T. M .; Jeitschko, W. (1995). «Кристаллическая структура и химические свойства U2Al3C4 и улучшение структуры Al4C3». 50. Zeitschrift für Naturforschung B, Журнал химических наук: 196–200. Цитировать журнал требует
| журнал =(помощь) - ^ а б Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. п. 297. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Соложенко Владимир Л .; Куракевич, Александр О. (2005). «Уравнение состояния карбида алюминия Al4C3». Твердотельные коммуникации. 133 (6): 385–388. Дои:10.1016 / j.ssc.2004.11.030. ISSN 0038-1098.
- ^ качественный неорганический анализ. КУБОК Архив. 1954. с. 102.
- ^ Barsoum, M.W .; Эль-Раги, Т .; Али, М. (30 июня 1999 г.). «Обработка и характеризация Ti2AlC, Ti2AlN и Ti2AlC0.5N0.5». Springer. 31 (7): 1857–1865. Дои:10.1007 / s11661-006-0243-3.
- ^ Дебора Д. Л. Чанг (2010). Композиционные материалы: функциональные материалы для современных технологий. Springer. п. 315. ISBN 978-1-84882-830-8.
- ^ Урена; Салазар, Гомес Де; Гил; Эскалера; Балдонедо (1999). «Исследование микроструктурных изменений, происходящих в композитах с алюминиевой матрицей, армированных частицами SiC во время литья и сварки, с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии: межфазные реакции». Журнал микроскопии. 196 (2): 124–136. Дои:10.1046 / j.1365-2818.1999.00610.x. PMID 10540265.
- ^ Гильермо Рекена. «A359 / SiC / xxp: сплав A359 Al, усиленный частицами SiC неправильной формы». Металлические матричные композиты MMC-ASSESS. Архивировано из оригинал на 2007-08-15. Получено 2007-10-07.
- ^ Джомар Тонстад; и другие. (2001). Электролиз алюминия: основы процесса Холла-Эру 3-е изд.. Алюминий-Верлаг. п. 314. ISBN 978-3-87017-270-1.
- ^ С.Дж. Чжу; L.M. Peng; Q. Zhou; З.Я. Ма; К. Кучарова; Дж. Кадек (1998). «Ползучесть алюминия, усиленного мелкими частицами карбида алюминия и усиленного частицами карбида кремния, композиты DS Al-SiC / Al4C3». Acta Technica CSAV (5): 435–455. Архивировано из оригинал (Абстрактные) на 22 февраля 2005 г.
- ^ Джонатан Джеймс Савекер и другие. «Высокоскоростной режущий инструмент» Патент США 6033789, Дата выдачи: 07 марта 2000 г.
- ^ E. Pietsch, ed .: "Gmelins Hanbuch der anorganischen Chemie: Aluminium, Teil A", Verlag Chemie, Berlin, 1934–1935.