Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Поверхностные физико-химические процессы - конс...doc
Скачиваний:
42
Добавлен:
13.11.2019
Размер:
483.33 Кб
Скачать

Карбиды.

Карбиды представляют собой химические соединения металлов с углеродом. Карбиды – это широкий класс материалов, многие их которых имеют высокую температуру плавления, высокую твердость, как при нормальных, так и при повышенных температурах, жаростойкость к агрессивным средам и пр.

Свойства некоторых карбидов представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Свойства карбидов.

Карбид

βMo C

γW C

TiC

Температура плавления, Т , °С

2522

2780

3067

Твердость,

HRA

74

80

93

По степени возрастания сродства к углероду металлы можно расположить в следующий ряд: Fe, Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb.

В зависимости от расположения атомов углерода в кристаллической решетке карбидов их разделяют на 3 основные группы:

1. Карбиды с кубической кристаллической решеткой (карбид титана TiC, карбид циркония ZrC и др.).

Атомы углерода располагаются в промежутках между атомами металлов, образуют фазы внедрения. Многие карбиды, имеющие кубическую решетку, обладают широкими областями гомогенности. Этим объясняется, что удаление ряда атомов углерода из решетки карбида не приводит к разрушению соединения и существенному изменению его свойств.

Например, в TiC содержание углерода может изменяться от 20 до 50% (атомарных) без значительного изменения вида и свойств кристаллической решетки. Однако появляется возможность замещения недостающих атомов углерода в карбиде другими атомами (кислорода, азота и др.).

2. Карбиды с гексагональной кристаллической решеткой (карбид вольфрама W C, карбид молибдена Mo C и др.).

Многие свойства аналогичны карбидам с кубической решеткой. Однако кристаллическая решетка неустойчива при удалении из нее атомов углерода.

3. Карбиды со сложной структурой (карбид хрома Cr C ; карбид ниобия α - Nb C и др.).

Атомы углерода расположены не изолированно один от другого, как это было в предыдущих группах, а образуют цепочки, пронизывающие решетку металлических атомов. Такие структуры часто называют ромбическими (орторомбическими - Cr C ; ромбоэдрическими - В С).

При полном расплавлении многие высшие карбиды переходят в низшие. При этом углерод выделяется в форме графита:

(МеС) → (МеС) + С

Карбиды бора и кремния несмотря на высокую твердость не получили широкого распространения в покрытиях, так как при высоких температурах диссоциируют без расплавления.

При высоких температурах карбиды интенсивно окисляются. Температуры активного окисления приведены в таблице 4. 2.

Таблица 4.2. Температуры активного окисления карбидов.

Карбид

WC, Mo С

В С

Cr С ,

Cr С , Cr С

TiC

ZrC

Т, К

900

1100

1300-1500

1400

1500

Невысокое сопротивление окислению у карбидов ванадия, ниобия, молибдена и вольфрама объясняется образованием на их поверхности легкоплавкой летучей оксидной пленки.

При окислении карбидов титана, циркония, кремния, хрома на поверхности образуется защитная пленка из прочных оксидов, затрудняющая окисление в глубине.

Чисто карбидные покрытия отличаются высокой хрупкостью, поэтому в покрытия, содержащие карбиды в качестве связки, вводят материалы, обладающие достаточно высокой пластичностью.