Карбид алюминия - Aluminium carbide

Карбид алюминия
Шарообразная и стержневая модель из карбида алюминия с элементарной ячейкой
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Карбид алюминия
Другие названия
Карбид алюминия
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100,013,706 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
MeSH Алюминий + карбид
Номер ООН ООН 1394
  • InChI = 1S / 3C.4Al / q3 * -4; 4 * + 3 проверятьY
    Ключ: TWHBEKGYWPPYQL-UHFFFAOYSA-N проверятьY
  • InChI = 1 / 3C.4Al / q3 * -4; 4 * + 3
    Ключ: TWHBEKGYWPPYQL-UHFFFAOYAR
  • [Al + 3]. [Al + 3]. [Al + 3]. [Al + 3]. [C-4]. [C-4]. [C-4]
Характеристики
Al 4 C 3
Молярная масса 143,95853 г / моль
Появление бесцветные (в чистом виде) гексагональные кристаллы
Запах без запаха
Плотность 2,93 г / см 3
Температура плавления 2200 ° С (3990 ° F, 2470 К)
Точка кипения разлагается при 1400 ° C
реагирует на выработку природного газа
Состав
Ромбоэдрический , hR21 , пространственная группа R 3 м, № 166. a = 0,3335 нм, b = 0,3335 нм, c = 0,85422 нм, α = 78,743 °, β = 78,743 °, γ = 60 °
Термохимия
116,8 Дж / моль К
88,95 Дж / моль К
-209 кДж / моль
-196 кДж / моль
Опасности
Пиктограммы GHS GHS02: ЛегковоспламеняющийсяGHS07: Вредно
Сигнальное слово GHS Предупреждение
H261 , H315 , H319 , H335
P231 + 232 , Р261 , Р264 , Р271 , Р280 , Р302 + 352 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P321 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P370 + 378 , P402 + 404 , P403 + 233 , P405 , P501
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Карбид алюминия , химическая формула Al 4 C 3 , является карбидом из алюминия . Он имеет вид кристаллов от бледно-желтого до коричневого цвета. Он стабилен до 1400 ° C. Он разлагается в воде с образованием метана.

Состав

Карбид алюминия имеет необычную кристаллическую структуру, состоящую из чередующихся слоев Al 2 C и Al 2 C 2 . Каждый атом алюминия координирован с 4 атомами углерода, образуя тетраэдрическое расположение. Атомы углерода существуют в 2 различных связывающих средах; один - деформированный октаэдр из 6 атомов Al на расстоянии 217 пм . Другой - искаженная тригонально-бипирамидальная структура из 4 атомов Al при 190–194 пм и пятого атома Al при 221 пм. Другие карбиды ( номенклатура IUPAC : метиды ) также имеют сложную структуру.

Реакции

Карбид алюминия гидролизуется с выделением метана . Реакция протекает при комнатной температуре, но быстро ускоряется при нагревании.

Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al (OH) 3 + 3 CH 4

Аналогичные реакции происходят и с другими протонными реагентами:

Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4

Реактивное горячее изостатическое прессование (опрокидывание) при ≈40 МПа соответствующих смесей Ti, Al 4 C 3 графита в течение 15 часов при 1300 ° C дает преимущественно однофазные образцы Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 часов при 1300 ° C. C дает преимущественно однофазные образцы Ti 2 AlC (карбид титана-алюминия ).

Подготовка

Карбид алюминия получают путем прямой реакции алюминия и углерода в электродуговой печи .

4 Al + 3 C → Al 4 C 3

Альтернативная реакция начинается с оксида алюминия, но она менее благоприятна из-за образования монооксида углерода .

2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO

Карбид кремния также реагирует с алюминием с образованием Al 4 C 3 . Это преобразование ограничивает механические применения SiC, поскольку Al 4 C 3 более хрупкий, чем SiC.

4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si

В композитах с алюминиевой матрицей, армированных карбидом кремния, химические реакции между карбидом кремния и расплавленным алюминием создают слой карбида алюминия на частицах карбида кремния, который снижает прочность материала, хотя увеличивает смачиваемость частиц SiC. Эту тенденцию можно уменьшить путем покрытия частиц карбида кремния подходящим оксидом или нитридом, предварительного окисления частиц с образованием покрытия из диоксида кремния или использования слоя жертвенного металла .

Композитный материал из карбида алюминия и алюминия может быть получен путем механического легирования путем смешивания порошка алюминия с частицами графита .

Вхождение

Небольшие количества карбида алюминия являются обычной примесью технического карбида кальция . При электролитическом производстве алюминия карбид алюминия образует продукт коррозии графитовых электродов.

В матричных композитов металлов на основе алюминия матрицы , армированной неметаллических карбидов ( карбид кремния , карбид бора , и т.д.) или углеродных волокон , карбид алюминия часто образует в качестве нежелательного продукта. В случае углеродного волокна оно вступает в реакцию с алюминиевой матрицей при температурах выше 500 ° C; Лучшее смачивание волокна и ингибирование химической реакции может быть достигнуто путем покрытия его, например, боридом титана .

Приложения

Мелкодисперсные частицы карбида алюминия в алюминиевой матрице снижают склонность материала к ползучести , особенно в сочетании с частицами карбида кремния .

Карбид алюминия можно использовать в качестве абразива в высокоскоростных режущих инструментах . По твердости он примерно такой же, как топаз .

Смотрите также

Рекомендации