КАРБИДЫ
, соединения углерода с электроположительными элементами,
гл. обр. с металлами и нек-рыми неметаллами По типу хим. связи К. могут
быть подразделены на три основные группы: ионные (или солеобразные), ковалентные
и ме-таллоподобные. Нек-рые К. принадлежат к нестехиометрическим соединениям
- твёрдым веществам переменного состава, не отвечающего стехиометрич.
законам.
Ионные К. образуются сильно электроположительными металлами; они содержат
катионы металлов и анионы углерода. К ним относятся ацетилениды с анионами
[С = C]2-, к-рые могут быть представлены как продукты
замещения водорода в ацетилене C
Табл. 1. - Свойства некоторых ионных карби дов
|
Карбид
|
Кристаллическая структура
|
Плотность,
г/см3 |
Темп-ра плавления, 0C
|
Теплота образования, ккал/моль *
|
Уд. объёмное электрич. сопротивление,
MKOM • CM |
||
|
Li |
Ромбич.
|
1,30
|
_
|
14,2
|
_
|
||
|
Na |
Гексаген.
|
1,60
|
800 (разл.)
|
- 4,1
|
--
|
||
|
K |
Гексаген.
|
1,62
|
-
|
-
|
--
|
||
|
MgC |
Тетрагон.
|
2,07
|
-
|
21±5
|
--
|
||
|
CaC |
Тетрагон.
|
2,21
|
2300
|
14,1±2,0
|
--
|
||
|
BaC |
Тетрагон.
|
3,72
|
2000 (разл.)
|
12,1±4,0
|
--
|
||
|
LaC |
Тетрагон.
|
5,35
|
2360
|
38,0
|
45
|
||
|
CeC |
Тетрагон.
|
5,56
|
2290
|
-
|
60
|
||
|
Be |
Кубич.
|
2,44
|
2400
|
28,0
|
1,1.106
|
||
|
Al |
Ромбоэдр.
|
2,95
|
2100
|
49,5
|
|
||
Ацетиленидами являются К. щелочных металлов (Li
образованию "поликарбидов" со сложными анионами из атомов углерода (MeCs,
MeCie, MeC
К. ацетиле-нидного типа, напр, карбид кальция, при взаимодействии
с водой или разбавл. к-тами разлагаются с выделением ацетилена (или ацетилена
в смеси с др. углеводородами и иногда - водородом). Cu
относятся Be
Ковалентные К., типичными представителями к-рых являются К. кремния
и бора, SiC и B.sC (правильнее B
жаропрочностью; являются полупроводниками. Структура нек-рых таких К. (напр.,
SiC) близка к структуре алмаза. Кристаллич. 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 темп-рах, хрупкость и
относительно невысокие прочие механич. свойства. К. этой группы - хорошие
проводники электричества, откуда и название -"Металлоподобные". Многие
из них - сверхпроводники (напр., темп-ры перехода в сверхпроводя-щее состояние
составляют: Nb
К. TiC, ZrC, HfC, NbC и TaC. Так, композиции, состоящие из 25% HfC и 75%
TaC,
Табл. 3.- Механические свойства карбидов
|
Карбид
|
Твёрдость Н,Гн/мг, при температуре
0C |
Предел прочности при растяжении, Mн/м2,
при температуре 0C |
Предел прочности при сжатии, Мн/м2,
при температуре 0C |
Модуль упругости, Гн/м2, при
температуре 0C |
||||||||||
|
|
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
|
||
Получение и применение. Распространёнными методами получения К. являются
нагревание смесей порошков металлов и угля в среде инертного газа или восстановит,
газа; сплавление металлов с одноврем. карбидизацией (MeO + С -> MeC + СО)
при темп-рах 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 темп-pax); диффузионное
науглероживание предварительно подготовленных изделий из металлов и неметаллов;
осаждение в результате реакций в газовой фазе (особенно при получении карбидных
волокон); плазменную металлургию. Обычные механич. методы обработки изделий
из металло-подобных К. и высокопрочных карбидно-металлич. 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 KO-валентные 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-керамич. твёрдые сплавы (вольфрамоко-бальтовые и
титановольфрамовые), а также абразивы для шлифования и доводки (особенно
SiC и B
но достаточно тугоплавкими металлами. К. железа Fe
- твёрдую, но очень хрупкую и непластичную (см. Цементит). Высокая
хим. стойкость К. используется в хим. машиностроении и хим. пром-сти для
изготовления трубопроводов, насадок, облицовки реакторов. Металлич. или
полупроводниковая проводимость, хорошие термоэмиссионные свойства, способность
переходить в сверхпроводящее состояние - для изготовления резисторов, различных
элементов полупроводниковых устройств, в составе электрокон-гактов, магнитных
материалов, термокатодов в электронике.
Лит.: Самсонов Г. В., Тугоплавкие соединения. Справочник по свойствам
и применению, M., 1963; Косолап о-в а Т. Я., Карбиды, M., 1968; Тугоплавкие
материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И.
Портного, M., 1967; Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник,
M., 1969; Тугоплавкие карбиды. [Сборник], под ред. Г. В. Сам-сонова, К.,
1970.
Г. В. Самсонов, К. И. Портной.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я