title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Получение карбида циркония

Получение карбида циркония

Карбид циркония получается путем нагревания двуокиси циркония, смешанной с углеродом. Беккер установил, что требуется температура 1900°. Киффер описал производство карбида циркония по следующей схеме. Окись циркония подвергается мокрому помолу в шаровой мельнице, облицованной внутри твердым металлом и снабженной шарами из твердого металла. Смесь содержит 85% от теоретически необходимого количества углерода в виде угольной пыли. Размолотая смесь просушивается и нагревается до 1800° в графитовом тигле в индукционной печи. Полученный карбид размалывается и анализируется на углерод. Затем добавляется около 3% С (количество, необходимое для достижения теоретической величины, составляющей 11,7%) и смесь вновь нагревается при 170° в вакуумной печи с графитовым сопротивлением в виде прорезанной трубы. Конечный продукт содержит 11,8% С, из которых 0,5% является свободным углеродом. Предполагалось, что образуются два карбида ZrC и ZrC2, но Киффер не мог получить высший карбид и пришел к выводу, что он не существует при температурах ниже 2000°.
Заметная растворимость углерода в карбиде циркония была обнаружена Агте и Моерсом. Ввиду растворимости углерода в карбиде температура плавления может быть снижена до 1000°. При охлаждении часть растворенного в расплаве углерода выпадает.
Восстановление окиси циркония углеродом может дать материал с заданным содержанием углерода, но при этом количество свободного углерода может изменяться и достигать 50% от общего количества углерода. Это должно указывать на присутствие чистого циркония (что мало вероятно) или на то, что получается более низший карбид, чем ZrC. Рентгеноструктурный анализ показывает, что образец полностью соответствует формуле ZrC, что не может быть правильным по результатам химического анализа. Свободный углерод, определяемый химическим анализом, присутствует в двух формах и в большинстве случаев имеет форму графита. Это отклонение, насколько известно, не указывается другими исследователями.
Карбид циркония образуется во время плавки циркония в графитовых тиглях, но лишь в весьма ограниченной степени.
Хотя основным методом получения карбида циркония является реакция двуокиси циркония с углеродом, можно применять и другие методы. Циркониевые сплавы, такие, как, например, ферроцирконий, могут подвергаться карбюризации с последующим выщелачиванием железа и карбида железа кислотами. Другим возможным для практического применения способом является реакция нагретого порошкообразного циркония с углеводородами.
Весьма чистый карбид циркония можно получить путем нагревания смеси четыреххлористого циркония с водородом и окисью углерода в цилиндрическом сосуде с раскаленной вольфрамовой нитью. Вместо окиси углерода, по-видимому, можно с успехом применять углеводороды. Moepc получал карбид циркония путем обработки четыреххлористого циркония такими углеводородами, как толуол, метан и ацетилен:

Присутствие водорода служит двум целям: удалению хлористого водорода и предотвращению побочных реакций. Температура нагревателя (нити) и отношение концентраций реагентов являются факторами первостепенной важности. При тщательном контроле можно получить весьма чистый карбид.

Киффер и Бенезовский указывают удельное электросопротивление, равное 65 мком/см, очевидно, при комнатной температуре.
Другие измерения при низких температурах:

Измерения при высоких температурах:

Растворимость карбида циркония. Нортон и Mayри исследовали относительную растворимость огнеупорных монокарбидов и сделали следующие выводы:
1. Двойные карбидные системы TiC—ZrC, ZrC—NbC и ZrC—TaC образуют непрерывный ряд твердых растворов.
2. Двойная карбидная система ZrC—VC обнаруживает очень малую растворимость, ограниченную при 2100° со стороны циркония 5% и со стороны ванадия менее 1 %.
В более поздней работе Нортон и Маури исследовали системы ZrC—VC—TiC, ZrC—VC—TaC и ZrC—VC—NbC методами рентгеноструктурного анализа и определили границы фазовых полей при 2000°, что показано на фиг. 120.
Исследование системы карбид циркония—карбид вольфрама опубликовано Беккером. Температура плавления приведена в табл. 114.

При температуре плавления не наблюдается растворимости или образования смешанных кристаллов. Температуры плавления карбида ниобия и карбида циркония почти одинаковы. Температуры плавления смесей 1:1; 2:1 и 4:1 оказались практически одинаковыми, что дало основание Беккеру заключить, что в данном случае имеется серия смешанных кристаллов.
Значения температур плавления в системе карбид тантала—карбид циркония приведены в табл. 115.

Следует отметить, что температуры плавления смеси карбидов проходят через максимум.
Дювез и Оделл указывают, что они не смогли исследовать системы, включающие карбид циркония, так как это соединение разлагается при нагревании в азоте.

title-icon Подобные новости