Значение слова карбиды

химические соединения углерода с металлами и некоторыми неметаллами, напр. карбид кальция, карборунд, цементит. Карбиды вольфрама, титана, тантала, ниобия и др. тугоплавки, тверды, износостойки, жаропрочны; входят в состав твердых сплавов, используемых для изготовления резцов, буровых коронок, деталей газовых турбин и реактивных двигателей.

соединения углерода с электроположительными элементами, главным образом с металлами и некоторыми неметаллами По типу химической связи К. могут быть подразделены на три основные группы: ионные (или солеобразные), ковалентные и металлоподобные. Некоторые К. принадлежат к нестехиометрическим соединениям ≈ твёрдым веществам переменного состава, не отвечающего стехиометрическим законам. Ионные К. образуются сильно электроположительными металлами; они содержат катионы металлов и анионы углерода. К ним относятся ацетилениды с анионами [С º С]2-, которые могут быть представлены как продукты замещения водорода в ацетилене C2H2 металлами, а также метаниды ≈ продукты замещения металлами водорода в метане CH4. Табл. 1 ≈ Свойства некоторых ионных карбидов Карбид Кристалличе- ская структура Плот- ность, г/см3 Температура плавления, ╟С Теплота образо- вания, ккал/моль* Удельное объёмное электрическое сопро- тивление, мком×см Ромбическая Гексагональная Гексагональная Тетрагональная Тетрагональная Тетрагональная Тетрагональная Тетрагональная Кубическая Ромбоэдрическая 1,30 1,60 1,62 2,07 2,21 3,72 5,35 5,56 2,44 2,95 ≈ 800 (разл.) ≈ ≈ 2300 2000 (разл.) 2360 2290 2400 2100 14,2 ≈ 4,1 ≈ 21╠5 14,1╠2,0 12,l╠4,0 38,0 ≈ 28,0 49,5 ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ 45 60 1,

1. 106

   ≈

   *1 ккал/моль = 4,19 кдж/моль. Табл.

2. ≈ Свойства некоторых металлоподобных и ковалентных карбидов

   Карбид

   Границы области однородности, ат. %С

   Кристалличе- ская струк тураа)

   Плот- ность, г/см3

   Темпе ратура плавле- ния, ╟С

   Теплота образо- вания, ккал/мольд)

   Коэффициент терми- ческого рас- ширения (20-1800 ╟С)

   1/1╟С×106

   Теплопровод- ность, кал/см×сек×╟Се)

   Удельное объемное элетрическое соп- ротивление мком×см

   Работа выхода элек- роновж)

   jэфф, эв

   Микро- твер дость Гн/м2

   Модуль упругос- ти 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 nвc

   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

   W2 C

   29,5-33,3

   ГПУ

   17,13

   2795

   7,9

   ≈

   0,072

   75,5

   4,58

   14,5

   428

   WC

   ≈

   Гексагон.

   15,70

   2785

   9,1

   5,2

   0,083

   19,2

   ≈

   18

   722

   Fe3C

   ≈

   Ромбич.

   7,69

   1650

   ≈5,4

   ≈

   ≈

   ≈

   ≈

   10,8

   ≈

   SiC

   ≈

   Гексагон.

   3,22

   2827б)

   15,8

   4,7в)

   0,24

   >0,13×106

   ≈

   33,4

   386

   B4C

   17,6-29,5г)

   Ромбоэдр.

   2,52

   2250б)

   13,8

   4,5в)

   0,29

   9×105

   ≈

   49,5

   480

   а) КГЦ ≈ кубическая гранецентрированная, Ромбич. ≈ ромбическая. Ромбоэдр. ≈ ромбоэдрическая, ГПУ ≈ гексагональная плотноупакованная, Гекс. ≈ гексагональная. б) Разлагается. в) 20≈1000 ╟С, г) % по массе, д) 1 кал/моль = 4,19 кдж/моль. е) 1 кал/см×сек×╟С = 419 вт/(м×К). ж) При 1800 K.

   Табл.

3. ≈ Механические свойства карбидов

   Карбид

   Твёрдость Н, Гн/м2, при температуре, ╟С

   Предел прочности при растяжении, Мн/м2, при температуре ╟С

   Предел прочности при сжатии, Мн/м2, при температуре ╟С

   Модуль упругости, Гн/м2, при температуре ╟С

   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

   Ацетиленидами являются К. щелочных металлов (Li2C2, 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 (MeC8, MeC16, MeC24 и др.). Эти К. имеют графитоподобные решётки, в которых между слоями из атомов углерода расположены атомы металла. Ионные К. ацетиленидного типа, например карбид кальция , при взаимодействии с водой или разбавленными кислотами разлагаются с выделением ацетилена (или ацетилена в смеси с др. углеводородами и иногда ≈ водородом). Cu2C2, Ag2C2 и др. взрываются при ударе, обладают невысокой химической устойчивостью, легко разлагаются и окисляются при нагревании. К метанидам относятся Be2C, Al4C3, которые легко гидролизуются с выделением метана (табл. 1).

   Ковалентные К., типичными представителями которых являются К. кремния и бора, SiC и B4C (правильнее B12C3), отличаются прочностью межатомной связи; обладают высокой твёрдостью, химической инертностью, жаропрочностью; являются полупроводниками. Структура некоторых таких К. (например, SiC) близка к структуре алмаза . Кристаллические 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 температурах, хрупкость и относительно невысокие прочие механические свойства. К. этой группы ≈ хорошие проводники электричества, откуда и название ≈ «металлоподобные». Многие из них ≈ сверхпроводники (например, температуры перехода в сверхпроводящее 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, имеют наиболее высокую температуру плавления (около 4000 ╟С) из всех тугоплавких металлов и веществ. Металлоподобные К. обладают большой химической 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 металлоподобным 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 восстановительного газа; сплавление металлов с одновременной карбидизацией (MeO + С ╝ MeC + CO) при температурах 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 температурах); диффузионное науглероживание предварительно подготовленных изделий из металлов и неметаллов; осаждение в результате реакций в газовой фазе (особенно при получении карбидных волокон); плазменную металлургию. Обычные механические методы обработки изделий из металлоподобных К. и высокопрочных карбидно-металлических 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 ковалентные 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-керамические твёрдые сплавы (вольфрамокобальтовые и титановольфрамовые), а также абразивы для шлифования и доводки (особенно SiC и B4C). К. входят в состав жаропрочных и жаростойких сплавов ≈ керметов , в которых твёрдые, но хрупкие К. цементированы вязкими, но достаточно тугоплавкими металлами. К. железа Fe3O образует в железоуглеродистых сплавах (чугунах и сталях) так называемую цементитную фазу ≈ твёрдую, но очень хрупкую и непластичную (см. Цементит ). Высокая химическая стойкость К. используется в химическом машиностроении и химической промышленности для изготовления трубопроводов, насадок, облицовки реакторов. Металлическая или полупроводниковая проводимость, хорошие термоэмиссионные свойства, способность переходить в сверхпроводящее состояние ≈ для изготовления резисторов, различных элементов полупроводниковых устройств, в составе электроконтактов, магнитных материалов, термокатодов в электронике.

   Лит.: Самсонов Г. В., Тугоплавкие соединения. Справочник по свойствам и применению, М., 1963; Косолапова Т. Я., Карбиды, М,, 1968; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И. Портного, М., 1967; Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник, М., 1969; Тугоплавкие карбиды, [Сборник], под ред. Г. В. Самсонова, К., 1970.

   Г. В. Самсонов, К. И. Портной.

Карби́ды — соединения металлов и неметаллов с углеродом . Традиционно к карбидам относят соединения, где углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент