Cirkonio karbidas(ZrC) yra itin -aukštos- temperatūros keraminė medžiaga, turinti tipišką NaCl-tipo paviršių-centruotą kubinę kristalų struktūrą, kuri suteikia pilką-juodą metalinį blizgesį. Ryškiausias jo bruožas yra itin aukšta lydymosi temperatūra (apie 3540 laipsnių), didelis kietumas (apie 25 GPa) ir puikus cheminis stabilumas, leidžiantis išlaikyti struktūrinį vientisumą ekstremaliose aplinkose. Ši medžiaga taip pat pasižymi geru šilumos ir elektros laidumu bei žemomis aktyvinimo savybėmis. Dėl šių išskirtinių savybių jis yra ideali medžiaga, skirta šiluminės apsaugos sistemoms aviacijos erdvėje, pažangiausioms viršgarsinių orlaivių sudedamosioms dalims ir branduolinių reaktorių kuro dangoms. Šiuo metu medžiaga ruošiama daugiausia naudojant tokius procesus kaip sukepinimas aukštoje temperatūroje arba cheminis nusodinimas garais. Jo taikymas ir kūrimas yra glaudžiai susiję su neatidėliotina ekstremalios aplinkos medžiagų paklausa būsimose pažangiausiose{14}}pramonės ir gynybos technologijose.
|
Cheminė formulė |
C40H68Zr |
|
Tikslios Mišios |
638 |
|
Molekulinė masė |
640 |
|
m/z |
638 (100.0%), 639 (43.3%), 642 (33.8%), 640 (33.3%), 639 (21.8%), 643 (14.6%), 641 (14.4%), 640 (9.4%), 640 (9.1%), 644 (5.4%), 644 (3.1%), 642 (3.0%), 645 (2.4%), 641 (2.0%) |
|
Elementų analizė |
C 75,04; H 10,71; Zr, 14,25 |
|
|
|
Molekulinė formulėcirkonio karbidasyra ZrC, kurio molekulinė masė yra 103,23. Jo tankis yra 6,73 g/cm³, lydymosi temperatūra siekia 3532 laipsnius, virimo temperatūra yra 5100 laipsnių, o kietumas pagal Mosą yra 8-9. Kalbant apie chemines savybes, ZrC netirpsta druskos rūgštyje, bet tirpsta azoto rūgštyje ir vandenilio fluorido rūgštyje, taip pat vandenilio fluorido rūgštyje ir karštoje sieros rūgštyje, turinčioje vandenilio peroksido. Dėl šių savybių ZrC yra ideali aukštos temperatūros konstrukcinė ir korozijai atspari medžiaga. Tai svarbi keraminė medžiaga, turinti puikių savybių, tokių kaip didelis stiprumas, didelis kietumas, atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas korozijai. Dėl šių savybių ZrC turi plačias taikymo perspektyvas įvairiose srityse.
Aukštos temperatūros konstrukcinės medžiagos
Jis pasižymi puikiu atsparumu korozijai, dilimui, aukštai temperatūrai, puikiu atsparumu nuovargiui ir geru laidumu, todėl yra plačiai naudojamas aukštos{0}}temperatūrinės konstrukcinės medžiagos srityje.
Oro erdvė:
Degimo kameros pamušalas: jis gali atlaikyti ilgą{0}}naudojimą aukštoje temperatūroje ir aukšto slėgio aplinkoje, todėl naudojamas kaip aviacijos ir erdvėlaivių variklių degimo kamerų pamušalo medžiaga. Puikus atsparumas aukštai temperatūrai gali veiksmingai apsaugoti degimo kameros konstrukciją, pagerinti variklio tarnavimo laiką ir saugumą.
Reaktyvinis varymas: Jis taip pat naudojamas kaip pagrindinis reaktyvinio varymo komponentas, pvz., kuro maišymo vamzdžiai, raketinio kuro bakai ir kt. Didelis stiprumas ir atsparumas korozijai užtikrina stabilų privairavimo mechanizmo veikimą ekstremaliose aplinkose.
Turbinos mentės: ZrC danga gali pagerinti orlaivių variklių turbinų menčių atsparumą aukštai temperatūrai ir atsparumą korozijai, taip prailgindama menčių tarnavimo laiką.
Laivas:
Variklis: pagrindinis komponentas, naudojamas kaip laivų varomoji sistema, pvz., varomieji korpusai, povandeniniai sraigtai ir kt. Puikus atsparumas korozijai ir atsparumas dilimui gali užtikrinti stabilų privairavimo įrenginio veikimą sudėtingoje aplinkoje, pavyzdžiui, jūros vandenyje.
Vidiniai variklio komponentai: ZrC danga gali pagerinti laivų variklių vidinių komponentų atsparumą aukštai temperatūrai ir atsparumą korozijai, taip prailgindama variklio tarnavimo laiką.
Elektra:
Šilumokaitis: naudojamas kaip šilumokaičio medžiaga energetikos pramonėje. Puikus atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas korozijai gali užtikrinti stabilų šilumokaičio veikimą aukštoje temperatūroje ir korozinėje aplinkoje bei pagerinti šilumos mainų efektyvumą.
Naftos, chemijos, metalurgijos, anglies perdirbimas:
Aukštos temperatūros reaktorius: naudojamas kaip pagrindinė aukštos temperatūros{0}}reaktorių sudedamoji dalis tokiose srityse kaip naftos, chemijos, metalurgijos ir anglies perdirbimas.
Puikus atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas korozijai gali užtikrinti stabilų reaktoriaus veikimą aukštoje temperatūroje ir korozinėje aplinkoje bei pagerinti reakcijos efektyvumą.
Katalizatoriaus laikiklis: Jis taip pat gali būti naudojamas kaip katalizatoriaus nešiklis, o didelis specifinis paviršiaus plotas ir puikus cheminis stabilumas gali užtikrinti efektyvų ir stabilų katalizatoriaus veikimą.
Dėvėjimui atspari medžiaga
Jis pasižymi dideliu kietumu ir puikiu atsparumu dilimui, todėl naudojamas kaip pjovimo įrankis,{0}}atspari dilimui medžiaga ir kt.
Pjovimo įrankiai:
Dangos medžiagos, naudojamos kaip pjovimo įrankiai, pvz., pjovimo įrankiai, grąžtai ir kt. Dėl didelio kietumo ir puikaus atsparumo nusidėvėjimui galima žymiai pagerinti pjovimo efektyvumą ir įrankio tarnavimo laiką.
Dėvėjimui atsparūs komponentai:
Kai kurių mechaninių komponentų, kuriems reikalingas didelis atsparumas dilimui, pvz., guolių, sandarinimo žiedų ir kt., ZrC danga gali pagerinti komponentų atsparumą dilimui ir taip pailginti jų tarnavimo laiką.
Šlifavimo medžiaga:
Jis taip pat gali būti naudojamas kaip šlifavimo medžiaga įvairiems kietiesiems metalams, stiklui ar korundui apdirbti. Jo didelis kietumas ir puikus atsparumas dilimui užtikrina efektyvų ir stabilų veikimą šlifavimo proceso metu.
Korozijai atspari medžiaga
Jis pasižymi puikiu atsparumu korozijai, todėl naudojamas kaip{0}} korozijai atsparus cheminės įrangos komponentas.
Šilumokaitis:
Cheminėje gamyboje šilumokaičiai dažnai liečiasi su įvairiomis korozinėmis terpėmis. Naudojamas kaip pagrindinis šilumokaičių komponentas, jo puikus atsparumas korozijai užtikrina stabilų šilumokaičio veikimą korozinėje aplinkoje.
katalizatorius:
Jis taip pat gali būti naudojamas kaip nešiklis arba aktyvus katalizatorių komponentas. Puikus cheminis stabilumas ir atsparumas korozijai užtikrina efektyvų ir stabilų katalizatoriaus veikimą sudėtingomis reakcijos sąlygomis.
Elektroninės medžiagos
Jis pasižymi geru laidumu ir atsparumu aukštai temperatūrai, todėl naudojamas kaip medžiaga didelės{0}}galios elektroniniams prietaisams ir aukšto{1}dažnio grandinėms gaminti.
Didelės galios elektroniniai prietaisai:
Kai kuriuose{0}}didelės galios elektroniniuose įrenginiuose, pvz., galios dioduose, tiristoriuose ir kt., jie naudojami kaip elektrodų medžiagos. Puikus laidumas ir aukštos-temperatūros stabilumas gali užtikrinti stabilų įrenginio veikimą aukštoje-temperatūroje.
Aukšto dažnio grandinė:
Aukšto{0}}dažnio grandinėse, medžiagos, naudojamos kaip perdavimo linijos, rezonatoriai ir kiti komponentai. Puikus laidumas ir aukštos temperatūros stabilumas- gali užtikrinti efektyvų ir stabilų grandinės veikimą aukšto -dažnio aplinkoje.
Biomedicininės medžiagos
Jis turi gerą biologinį suderinamumą ir biologinį stabilumą, todėl naudojamas kaip ortopedinių ir stomatologinių medžiagų pakaitalas.
Dirbtinis sąnarys:
Medžiagos, naudojamos kaip dirbtiniai sąnariai, pvz., dirbtiniai kelių sąnariai, dirbtiniai klubų sąnariai ir kt. Puikus biologinis suderinamumas ir biologinis stabilumas gali užtikrinti ilgalaikį stabilų dirbtinių sąnarių veikimą žmogaus kūne.
Dirbtiniai dantys:
Jis taip pat naudojamas kaip medžiaga dirbtiniams dantims, pvz., dantų vainikams, tiltams ir kt. Puikus atsparumas dilimui ir atsparumas korozijai gali užtikrinti ilgalaikį stabilų dirbtinių dantų funkcionavimą burnos ertmėje.
Ortopediniai implantai:
Kai kuriuose ortopediniuose implantuose, tokiuose kaip kaulo nagai, kaulo plokštelės ir kt., jie naudojami kaip dengimo medžiagos. Puikus jo biologinis suderinamumas ir biologinis stabilumas gali užtikrinti ilgalaikį stabilų implantų veikimą-žmogaus kūne.
Biosensoriai:
Jis taip pat gali būti naudojamas kaip medžiaga biojutikliuose. Puikus cheminis stabilumas ir biologinis suderinamumas užtikrina efektyvų ir stabilų jutiklio veikimą sudėtingoje biologinėje aplinkoje.
Vaistų tiekimo sistema:
Kai kuriose vaistų tiekimo sistemose jis naudojamas kaip nešiklio medžiaga. Puikus biologinis suderinamumas ir biologinis stabilumas gali užtikrinti saugų ir veiksmingą vaistų patekimą į žmogaus organizmą.
Cirkonio karbidas, kaip svarbi keraminė medžiaga, turi puikių savybių, tokių kaip didelis stiprumas, didelis kietumas, atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas korozijai. Jis turi platų pritaikymo perspektyvą aukštos -temperatūrinės konstrukcinėse medžiagose, nusidėvėjimui-atspariose medžiagose, korozijai-atspariose medžiagose, elektroninėse medžiagose, biomedicininėse medžiagose ir kitose srityse.
ZrC paruošimo metodai daugiausia apima terminės redukcijos metodą, cheminio nusodinimo iš garų metodą ir solo gelio metodą.
1 metodas: terminės redukcijos metodas
Terminis redukcijos metodas yra vienas iš dažniausiai naudojamų ZrC paruošimo būdų. Jis generuoja ZrC, reaguojant cirkonio oksidui su anglies šaltiniu aukštoje temperatūroje. Šis metodas yra paprastas, ekonomiškas-ir gali pagaminti didelio-grynumo ZrC.
1. Principas
Terminės redukcijos metodo principas pagrįstas redukcijos reakcija tarp cirkonio oksido (pvz., cirkonio dioksido, ZrO ₂) ir anglies šaltinio (pvz., suodžių) aukštoje temperatūroje, gaminant ZrC ir anglies monoksido (CO) dujas. Reakcijos lygtis yra tokia:
ZrO2+3C→ZrC+2CO
2. Žingsniai
Konkretūs terminio mažinimo metodo etapai yra tokie:
(1) Žaliavų maišymas:
Tam tikra dalimi sumaišykite cirkonio oksidą (pvz., cirkonį) su anglies šaltiniu (pvz., suodžiu). Maišymo santykis turėtų būti optimizuotas atsižvelgiant į reikalingą ZrC grynumą ir reakcijos sąlygas.
(2) Pakrovimas:
Sumaišytas žaliavas supilkite į karbonizacijos krosnies grafito tiglį. Grafitiniai tigliai turi puikų atsparumą aukštai temperatūrai ir cheminį stabilumą, todėl reakcijos vyksta aukštoje temperatūroje.
(3) Kaitinimo reakcija:
Įkaitinkite karbonizacijos krosnį iki aukštos temperatūros (pvz., 2400 laipsnių) vandenilio atmosferoje. Vandenilio atmosfera gali užkirsti kelią cirkonio oksidų ir anglies šaltinių oksidacijai aukštoje temperatūroje, kartu skatindama redukcijos reakcijų eigą. Kaitinimo proceso metu cirkonio oksidas redukuojasi su anglies šaltiniu, todėl susidaro ZrC ir anglies monoksido dujos.
(4) Aušinimas ir medžiagų surinkimas:
Pasibaigus reakcijai, išjunkite šildymo šaltinį ir leiskite karbonizavimo krosnei natūraliai atvėsti iki kambario temperatūros. Aušinimo proceso metu susidariusios anglies monoksido dujos palaipsniui išleidžiamos, todėl susidaro ZrC produktai.
3. Privalumai ir trūkumai
Privalumas:
Paprastas metodas: terminio mažinimo metodo proceso eiga yra gana paprasta, lengvai valdoma ir pasiekiama pramoninė gamyba.
Maža kaina: Palyginti su cheminiu garų nusodinimu ir zolio gelio metodu, terminio redukcijos metodas turi mažesnę žaliavos kainą ir nereikalauja sudėtingos įrangos.
Didelis grynumas: optimizuojant reakcijos sąlygas ir žaliavų santykius galima paruošti didelio{0}}grynumo ZrC.
Trūkumai:
Didelis energijos suvartojimas: taikant terminio redukcijos metodą, reakcijos turi būti vykdomos aukštoje temperatūroje, todėl sunaudojama daug energijos.
Aukšti reikalavimai įrangai: karbonizacijos krosnis turi atlaikyti aukštą temperatūrą ir turėti vandenilio atmosferos sistemą, kuri reikalauja aukštų įrangos reikalavimų.
4. Taikymo pavyzdžiai
Cirkonio karbidasParuoštas terminio redukcijos metodu, plačiai naudojamas kosmoso, laivų statybos, energetikos, naftos, chemijos, metalurgijos, anglies perdirbimo ir kitose srityse. Pavyzdžiui:
Orlaiviai ir erdvėlaiviai: naudojami kaip degimo kameros pamušalas, reaktyvinis variklis, turbinos mentės ir kiti kosminių variklių komponentai. ZrC gali atlaikyti ilgalaikį-naudojimą aukštoje temperatūroje ir aukšto slėgio aplinkoje, pagerindamas variklių tarnavimo laiką ir saugumą.
Laivas: pagrindiniai komponentai, naudojami kaip laivų privairavimo įrenginiai, pvz., privairavimo mechanizmų korpusai, povandeniniai privairavimo įrenginiai ir kt. Puikus ZrC atsparumas korozijai ir atsparumas dilimui gali užtikrinti stabilų privairavimo įrenginių veikimą sudėtingoje aplinkoje, pavyzdžiui, jūros vandenyje.
Elektra: naudojama kaip šilumokaičiai, šilumokaičiai, šilumos mainų vamzdžiai ir kiti komponentai energetikos pramonėje. Puikus ZrC atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas korozijai gali užtikrinti stabilų šių komponentų veikimą aukštoje temperatūroje ir korozinėje aplinkoje.
2 metodas: cheminio nusodinimo garais metodas
Cheminis nusodinimas iš garų (CVD) yra reakcijų, vykstančių dujų -fazės sąlygomis, metodas. Jame naudojami dujų fazės pirmtakai, kurie aukštoje temperatūroje suskaido į ZrC ir nusodina jį ant pagrindo paviršiaus. Šiuo metodu galima kontroliuoti medžiagų morfologiją ir struktūrą bei paruošti specifinės morfologijos ir dydžio ZrC plėveles.
1. Principas
Cheminio nusodinimo garais principas pagrįstas dujų -fazės pirmtakų (tokių kaip cirkonio tetrachlorido ir angliavandenilio dujų) skilimo reakcija aukštoje temperatūroje, gaminant ZrC ir atitinkamas šalutinių produktų dujas. Reakcijos lygtis yra tokia (pavyzdžiui, cirkonio tetrachloridas ir metanas):
ZrCl4+CH4 → ZrC+4HCl
2. Žingsniai
Konkretūs cheminio garų nusodinimo metodo etapai yra tokie:
(1) Dujų fazės pirmtakų paruošimas:
Sumaišykite dujų -fazės pirmtakus (pvz., cirkonio tetrachloridą ir angliavandenilio dujas) tolygiai tam tikromis proporcijomis. Maišymo santykis turi būti optimizuotas pagal reikiamą ZrC plėvelės sudėtį ir reakcijos sąlygas.
(2) Substrato apdorojimas:
Nuvalykite ir apdorokite pagrindo medžiagą (pvz., silicio plokšteles, keramines plokšteles ir kt.), kad ZrC plėvelė būtų tolygiai nusodinta ant pagrindo paviršiaus.
(3) Nusėdimo reakcija:
Sumaišytų dujų-fazės pirmtakas perduodamas ant volframo vielos, įkaitintos iki aukštos temperatūros (pvz., 1700-2400 laipsnių). Esant aukštai temperatūrai, dujų -fazės pirmtakuose vyksta skilimo reakcijos, todėl susidaro ZrC ir šalutinių produktų dujos. ZrC nusėda ant pagrindo paviršiaus ir sudaro ploną plėvelę.
(4) Aušinimo medžiagų rinkimas:
Pasibaigus reakcijai, išjunkite šildymo šaltinį ir leiskite sistemai natūraliai atvėsti iki kambario temperatūros. Aušinimo proceso metu pašalinių produktų dujos palaipsniui išsiskiria ir galiausiai susidaro ZrC plėvelė.
3. Privalumai ir trūkumai
Privalumas:
Kontroliuojama morfologija: cheminis nusodinimas garais gali kontroliuoti medžiagų morfologiją ir struktūrą bei paruošti specifinės morfologijos ir dydžio ZrC plėveles.
Tvirtas padengimas: CVD technologija gali padengti nusodinamos medžiagos paviršių, sudarydama storas dangas ir sudėtingas kryptines struktūras, tinkamas dangoms gaminti ekstremaliose erdvėse.
Puikus veikimas: ant nusodintos medžiagos paviršiaus nusodintos CVD dangos pasižymi geromis mechaninėmis ir elektrinėmis savybėmis, tokiomis kaip atsparumas dilimui ir atsparumas korozijai.
Maža kaina: palyginti su zolio gelio metodu, cheminio garų nusodinimo metodo įrangos kaina yra mažesnė, todėl galima realizuoti didelio masto gamybą.
Trūkumai:
Brangi įranga: cheminiam nusodinimui garais reikalinga įranga, pvz., aukštos{0}}temperatūrinės reakcijos krosnys ir dujų -fazės pirmtakų transportavimo sistemos, kurios yra brangios.
Aukšti techniniai reikalavimai: cheminiam nusodinimui garais reikia tiksliai kontroliuoti reakcijos sąlygas (pvz., temperatūrą, slėgį, dujų srautą ir kt.), be to, keliami aukšti techniniai reikalavimai.
Tarša: išmetamosiose dujose, susidarančiose cheminio nusodinimo garais metodu, yra šalutinių produktų dujų (tokių kaip HCl), kurios turi tam tikrą užterštumo laipsnį.
Apribojimai: Cheminis nusodinimas garais gali būti naudojamas tik medžiagoms, kurios gali būti išgarintos, o tam tikroms medžiagoms, tokioms kaip metalai ir organiniai junginiai, kurių negalima išgarinti kambario temperatūroje, CVD negalima naudoti nusodinimui.
4. Taikymo pavyzdžiai
Cirkonio oksido plonos plėvelės, paruoštos cheminiu garų nusodinimu, yra plačiai naudojamos tokiose srityse kaip elektronika, optoelektronika ir katalizė. Pavyzdžiui:
Elektronika: medžiagos, naudojamos didelės galios{0}}elektroniniams prietaisams ir aukšto dažnio grandinėms gaminti. ZrC plonos plėvelės turi gerą laidumą ir stabilumą aukštoje -temperatūroje, o tai gali pagerinti elektroninių prietaisų veikimą ir patikimumą.
Optoelektronika: medžiagos, naudojamos optinėms plonoms plėvelėms, nanostruktūroms ir optiniams įrenginiams gaminti. ZrC plonos plėvelės turi puikias optines savybes, kurios gali pagerinti optinių įrenginių efektyvumą ir veikimą.
Katalizė: naudojamas kaip katalizatorius arba katalizatoriaus nešiklis organinei sintezei, energijos konversijai ir aplinkos apsaugai. ZrC plonos plėvelės turi didelį specifinį paviršiaus plotą ir didelį aktyvumą, o tai gali pagerinti katalizatorių katalizinį efektyvumą.
3 metodas: Sol gelio metodas
Sol gelio metodas – tai medžiagų paruošimo būdas naudojant pirmtakas solo ir gelio būsenose. Rengiantcirkonio karbidas, tirpalas, kuriame yra cirkonio jonų, paprastai sumaišomas su atitinkamu anglies šaltiniu, kad susidarytų gelis, o po to gelis termiškai apdorojant paverčiamas ZrC. Šiuo metodu galima paruošti nano{1}}dydžio ZrC daleles, turinčias didelį specifinį paviršiaus plotą ir didelį aktyvumą.
1. Principas
Sol gelio metodo principas grindžiamas hidrolizės ir polikondensacijos reakcija tarp tirpalo, kuriame yra cirkonio jonų (pvz., Cirkonio alkoksido), ir anglies šaltinio (pvz., Gliukozės) skystoje fazėje, kad susidarytų gelis. Po džiovinimo ir terminio apdorojimo gelis patiria karboterminę redukcijos reakciją, kad susidarytų ZrC. Reakcijos lygtis yra tokia:
Zr(OR)4+C6H12O6 → ZrC+CO2+H2O
2. Žingsniai
Konkretūs sol gelio metodo žingsniai yra tokie:
(1) Tirpalo paruošimas:
Tirpalą, kuriame yra cirkonio jonų (pvz., cirkonio alkoksido), tam tikra dalimi sumaišykite su anglies šaltiniu (pvz., gliukoze) ir tolygiai išmaišykite. Maišymo santykis turi būti optimizuotas pagal reikiamą ZrC sudėtį ir reakcijos sąlygas.
(2) Gelio susidarymas:
Sumaišytam tirpalui kurį laiką leidžiama stovėti kambario temperatūroje, kad įvyktų hidrolizė ir polikondensacijos reakcija, kad susidarytų gelis. Formuojantis geliui tirpalas palaipsniui praranda savo skystumą ir sudaro tam tikro stiprumo kietą medžiagą.
(3) Džiovinimas:
Gelis džiovinamas džiovinimo krosnyje, kad iš gelio būtų pašalinta drėgmė ir organiniai tirpikliai. Džiūvimo proceso metu gelio tūris palaipsniui mažėja, kad susidarytų porėtas sausas gelis.
(4) Terminis apdorojimas:
Sausą gelį termiškai apdorokite inertinėje atmosferoje (pvz., argone) ir pašildykite iki aukštos temperatūros (pvz., 1500 laipsnių). Terminio apdorojimo metu sausas gelis patiria karboterminę redukcijos reakciją, kad susidarytų ZrC.
Tuo pačiu metu akyta struktūra sausame gelyje palaipsniui išnyko, sudarant tankias ZrC daleles.
3. Privalumai ir trūkumai
Privalumas:
Nano lygis: Sol gelio metodas gali paruošti nano lygio ZrC daleles, turinčias didelį specifinį paviršiaus plotą ir didelį aktyvumą.
Paprastas procesas: Sol gelio metodo proceso eiga yra gana paprasta, lengvai valdoma ir realizuojama pramoninė gamyba.
Maža įrangos kaina: palyginti su cheminiu garų nusodinimu, sol gelio metodo įrangos kaina yra mažesnė.
Energijos taupymas: zolio gelio metodo reakcijos temperatūra yra palyginti žema, todėl galima sutaupyti energijos.
Trūkumai:
Didelė žaliavų kaina: taikant zolio gelio metodą reikia naudoti didelio -grynumo cirkonio alkoksidą, gliukozę ir kitas žaliavas, o žaliavų kaina yra didelė.
Likusios mažos skylės: ZrC dalelėse, paruoštose sol-gelio metodu, gali būti likusių mažų skylučių, kurios turi įtakos medžiagų kompaktiškumui ir veikimui.
Temperatūros kontrolė terminio apdorojimo metu: norint išvengti anglies likučių ir paveikti ZrC grynumą, terminio apdorojimo metu būtina tiksliai kontroliuoti temperatūrą.
Ilgas reakcijos laikas: zolio gelio metodo reakcijos laikas yra ilgas, o tai turi įtakos gamybos efektyvumui.
Organinių tirpiklių žala: Sol gelio metodu naudojami organiniai tirpikliai kenkia žmogaus organizmui.
4. Taikymo pavyzdžiai
Sol{0}}gelio metodu paruoštos ZrC nanodalelės plačiai naudojamos biomedicinoje, katalizėje, elektronikoje ir kitose srityse. Pavyzdžiui:
Biomedicina: naudojama kaip dirbtinės sąnarių ir dantų medžiagos. ZrC nanodalelės turi puikų biologinį suderinamumą ir biostabilumą ir gali būti suderinamos su žmogaus audiniais, nesukeldamos atmetimo reakcijų.
Katalizė: naudojama kaip katalizatoriaus nešiklis. ZrC nanodalelės turi didelį specifinį paviršiaus plotą ir didelį aktyvumą, o tai gali pagerinti katalizatorių katalizinį efektyvumą.
Elektronika: medžiagos, naudojamos didelio našumo{0}}elektroniniams prietaisams gaminti. Nanodalelės pasižymi puikiu laidumu ir aukštos temperatūros stabilumu, o tai gali pagerinti elektroninių prietaisų veikimą ir patikimumą.
Cirkonio karbidasnebuvo atrastas kaip natūralus mineralas, bet pirmą kartą susintetintas atliekant laboratorinius tyrimus, apimančius XIX amžiaus pabaigą – XX amžiaus vidurį, įsišaknijusių ankstyvųjų cirkonio ir ugniai atsparaus karbido tyrimų metu. Cirkonio elementas buvo išskirtas iš cirkonio rūdos 1789 m., tačiau stabilūs dvejetainiai Zr-C junginiai išliko nebūdingi daugiau nei šimtmetį.
1800-ųjų pabaigos chemikai bandė tiesiogiai kietojo kūno reakcijas tarp neapdoroto cirkonio metalo ir grafito esant dideliam karščiui, tačiau užteršimas deguonimi ir azotu iš atvirų krosnių davė nešvarių oksikarbidų mišinių be patvirtinto ZrC fazės identifikavimo.
Sistemingi tyrimai buvo pradėti XX a. XX a. praėjusio amžiaus dešimtmetyje, kai atsirado vakuuminės aukštos temperatūros krosnys. Mokslininkai optimizavo karboterminį cirkonio oksido redukavimą anglimi inertinėje atmosferoje, gamindami identifikuojamą kristalinį ZrC ir patikrindami jo akmens-druskos kristalų struktūrą primityviąja rentgeno spindulių difrakcija.
3–1940 m. branduolinės energijos tyrimai paskatino gilesnį apibūdinimą: ZrC mažas neutronų gaudymo skerspjūvis- ir ypač aukšta lydymosi temperatūra atkreipė dėmesį į reaktoriaus komponentus, todėl buvo pradėti standartizuoti sintezės protokolai ir atlikti tikslūs savybių bandymai.
1960-ųjų kosminės lenktynės labai paspartino plėtrą. Tyrėjai sudarė visą Zr-C fazių diagramą, išaiškino nestechiometrinius ZrCₓ kietųjų - tirpalų diapazonus ir pradėjo naudoti garų- ZrC dangas, skirtas hipergarsinei transporto priemonių šiluminei apsaugai.
Nuo aštuntojo dešimtmečio CVD ir plazminio purškimo metodai išplėtė pramoninę gamybą, o šiuolaikiniai difrakcijos įrankiai atskleidė tvarkingas anglies-laisvų antstatų konstrukcijas, užbaigdami šimtmetį- trukusį šios itin-aukštos{4}}temperatūrinės keramikos tyrinėjimą.
DUK
Kam naudojamas cirkonio karbidas?
+
-
Cirkonio karbidas (ZrC) yra potenciali dangos, deguonies -įsiurbimo arba inertinės matricos medžiagapažangus aukštos temperatūros reaktorių kuras. ZrC parodė patrauklias šio kuro naudojimo savybes, įskaitant puikų atsparumą skilimo produktų korozijai ir dalijimosi produktų sulaikymo galimybes.
Kokioje temperatūroje tirpsta cirkonio karbidas?
+
-
Cirkonio karbido (ZrC) lydymosi temperatūra yra maždaug 3532–3540 laipsnių (6390–6404 laipsnių F arba 3805–3813 K).
Populiarus Žymos: cirkonio karbidas cas 12070-14-3, tiekėjai, gamintojai, gamykla, didmeninė prekyba, pirkti, kaina, urmu, parduoti