Свойства и применение карбидов титана
Карбид титана с 20,05% связанного углерода представляет собой в твердом состоянии светлосерый металлический порошок. Карбид титана химически устойчив, не растворяется в соляной и серной кислотах, легко растворим в смеси азотной и плавиковой кислот; свободный углерод (графит) при этом не растворяется. Карбид титана растворяется также в щелочных окисляющих расплавах. В азотсодержащих атмосферах при 1500° образуются нитриды. При высоких температурах под воздействием хлора образуются оксихлориды.
Карбид титана, полученный методом наращивания, разлагается при нагреве в вакууме выше 1000°, причем освобождаются заметные количества водорода. В атмосфере, содержащей O2, CO2 и N2O, карбид титана распадается с образованием двуокиси титана; N2, H2 и CO почти не влияют.
Карбид титана кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке (тип NaCl, Bl). Найденные различными исследователями периоды решетки TiIC существенно расходятся, так как весьма трудно получать образцы с теоретическим содержанием углерода, не загрязненные кислородом и азотом. Наиболее надежное значение 4,319 А.
Плотность карбида титана 4,93—4,90. Расчетная плотность (по результатам рентгеновских измерений решетки) 4,938 г/см3.
Твердость карбида титана составляет 9—10 по шкале Mooca. Исследования автора показали микротвердость карбида титана 3200 кг/мм2 (нагрузка 50 г). Хиннюбер нашел при нагрузке 20 г такую же величину.
Относительно прочности при изгибе, жаропрочности и стойкости против теплосмен (термостойкость) см. гл. XV.
Модуль упругости карбида титана определен в 32 200 кг/мм2. Сжимаемость — порядка 4,7*10в-7 см2/кг. Температура плавления определена Фридериком и Зиттигом в 3160+100°, Агте и Моерсом — 3140+90°, Глезером в 3250°. Точка кипения 4300°.
По новейшим данным, теплопроводность карбида титана оставляет 0,041 кал/см*сек*град. Термодинамические данные приведены в ряде работ.
Карбид титана, как и другие родственные карбидные фазы, имеет низкую магнитную восприимчивость. Для образцов чистых по железу она не зависит от температуры и магнитного поля.
Способность карбида титана к эмиссии не имеет практического значения.
В табл. 22 приведены некоторые свойства горячепрессованного TiC.
Карбид титана наряду с карбидом вольфрама — важнейший материал в производстве металлокерамических твердых сплавов.
Твердые сплавы для обработки стали и других материалов, образующих сливную стружку, а также сплавы высокой твердости и износостойкости (но хрупкие), содержат, кроме карбида вольфрама, до 60% карбида титана. В последнее время усиленно разрабатываются жаропрочные и жаростойкие твердые сплавы на базе карбида титана с кобальтовой или хромоникелевой связкой.
Применение карбида титана в качестве электродов дуговых ламп, защитных покрытий, материала для тиглей и т. п. — сейчас уже пройденный этап. Также не имеет значения применение карбида титана в качестве раскислителя.
Карбид титана: свойства и применение
Титан – это высокопрочный материал. По физико-химическим свойствам его можно сравнить даже с вольфрамом. Однако производство такого материала будет значительно дешевле. Титан славится своими характеристиками. Он отлично противостоит любым процессам коррозии, является легким и прочным. Чаще всего его используют в областях промышленности и производства, в которых важны не только механические качества, но и небольшая масса.
Карбид титана является разновидностью этого материала. Его используют во время производства режущих инструментов с твердосплавными качествами. Также продукция применяется в машиностроении, производстве ракет и авиационных элементов, на нефтяном производстве.
История
Производство карбида титана дало возможность предприятиям затрачивать меньше денег на изготовление разной продукции. Впервые такой материал начали применять в 20-х годах прошлого столетия. Сначала он использовался для производства нитей, применяемых в лампах накаливания. Изделия из вольфрама считались слишком дорогостоящими. Тогда химики разработали для них более дешевый аналог. Вещество создали из двуокиси титана.
С тех пор производство материала только улучшалось. В него начали добавлять никель и хром. Эти вещества повлияли на стойкость продукции к коррозийным процессам. Также ученые открыли, что если во время нагревания подвергнуть материал еще и равномерному прессованию, то его прочностные характеристики значительно улучшатся.
Свойства
Химическая формула карбида титана – TiC. Этот материал может похвастаться высокой жаропрочностью и твердостью, устойчивостью к внешним воздействиям. Его часто используют в качестве основного материала во время производства сплавов, в которых отсутствуют вольфрамные соединения. Добавлять вещество в сплав легко, ведь оно представлено в виде порошка. Обычно он имеет светлый или темный серый цвет.
Характеристики карбида титана позволяют использовать его при производстве изделий, которые постоянно подвергаются повышенному износу, окислению или нагреву. Материал может противостоять воздействию щелочей и агрессивных кислот. Он не вступает во взаимодействие с расплавами цинка или разнообразными металлургическими шлаками.
Чтобы расплавить карбид титана, необходимо достигнуть температуры в 3260 градусов по Цельсию. Кипения вещество достигнет при температуре в 4300 градусов. Материал обладает отличной теплопроводностью, высокими прочностными характеристиками и свойствами вязкости.
Применение
Карбид титана используется во многих отраслях производства. Его применяют для создания высокопрочных и жаростойких сплавов, абразивных материалов, износостойких покрытий. Материал может быть обработан разными способами – от спекания и горячего прессования до шликерного литья. Из подобных веществ изготавливают следующую продукцию:
Из карбида титана не только изготавливают разнообразные изделия. Вещество применяют и для нанесения покрытия на другие материалы. Оно позволяет значительно повысить физико-химические свойства продукции, увеличить ее твердость и стабильность, уменьшить коэффициент трения. Кроме того, к полученным качествам материала после покрытия карбидом титана можно отнести и окалиностойкость и уменьшенную склонность к холодной сварке.
Нанести слой карбида титана на любую поверхность можно сразу несколькими способами. Конкретный метод выбирают с учетом основного используемого материала, особенностей производства и его стоимости.
Карбид титана: производство, состав, назначение, свойства и применение
Карбид титана является одним из перспективных аналогов вольфрама. Он не уступает последнему по физико-механическим свойствам, а изготовление этого соединения является более экономичным. Наиболее широко он применяется при производстве твердосплавного режущего инструмента, а также в нефтяном и общем машиностроении, авиационной и ракетной промышленности.
Описание и история открытия
Карбид титана занимает особое место среди соединений переходных металлов периодической системы химических элементов. Он отличается особой твердостью, жаростойкостью и прочностью, что и определяет его широкое применение в качестве основы для твердых сплавов, не содержащих вольфрам. Химическая формула этого вещества – TiC. Внешне оно представляет собой порошок светло-серого цвета.
Вам будет интересно: Станки для мебельного производства: виды, классификация, производитель, характеристика, инструкция по использованию, спецификация, установка и особенности эксплуатации
Вам будет интересно: Маркировка люминесцентных ламп: обозначение, классификация и расшифровка
Его производство началось в 20-е годы XX в., когда компании, занимающиеся выпуском лампочек накаливания, искали альтернативу дорогостоящей технологии изготовления вольфрамовых нитей. В результате был изобретен способ получения цементированного карбида. Данная технология была менее затратной, так как сырье – двуокись титана, было более доступным.
В 1970 г. началось применение нитрита титана, что дало возможность увеличить вязкость цементированных соединений, а добавки из хрома и никеля позволили повысить коррозионную стойкость карбида титана. В 1980 г. был разработан процесс спекания порошка под воздействием равномерного сжатия (прессования). Это позволило улучшить качество материала. Спеченные твердосплавные порошки в настоящее время применяются в тех областях техники, где требуется высокая устойчивость к температурам, износу и окислению.
Химические характеристики
Химические свойства карбида титана определяют его практическое значение в технике. Это соединение обладает следующими характерными особенностями:
Физико-механические свойства
Основными физико-механическими характеристиками данного вещества являются:
Получение
Производство карбида титана осуществляется несколькими методами:
Продукт, изготовленный одним из этих способов, обрабатывают в размольных агрегатах. Измельчение в порошок производится до размеров частиц 1-5 мкм.
Волокна и кристаллы
Получение карбида титана в виде монокристаллов проводится несколькими способами:
Волокна получают путем осаждения хлорида титана в газовой среде (пропан, тетрахлорметан в смеси с водородом) при температуре 1250-1350 °C.
Применение карбида титана
Данное соединение используется в качестве компонента при изготовлении жаропрочных, жаростойких и твердых безвольфрамовых сплавов, износостойких покрытий, абразивных материалов.
Твердосплавные системы с карбидом титана применяются для производства следующих изделий:
Детали изготавливают методами порошковой металлургии:
Покрытия
Покрытия из карбида титана позволяют увеличить эксплуатационные характеристики деталей и одновременно сэкономить на дорогостоящих материалах. Для них характерны следующие свойства:
Слой карбида титана наносится на основной материал несколькими способами:
На основе карбида титана и никелевых жаропрочных сплавов делают также кермет – композиционный материал, который позволяет увеличить износостойкость деталей в жидких средах в 10 раз. Использование этого композита перспективно для увеличения срока службы насосного оборудования и другой техники, к которым относятся нагнетательные штуцеры для поддержания пластового давления, факельные горелки, буровые долота, запорная арматура.
Карбидостали
Карбиды вольфрама и титана применяются для изготовления карбидосталей, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между твердыми сплавами и быстрорежущими сталями. Тугоплавкие металлы обеспечивают им высокую твердость, прочность и износостойкость, а стальная матрица – вязкость и пластичность. Массовая доля карбида титана и вольфрама может составлять 20-70 %. Такие материалы получают методами порошковой металлургии, указанными выше.
Карбидостали используются для производства режущего инструмента, а также деталей машин, работающих в условиях сильного механического и коррозионного износа (подшипники, зубчатые колеса, втулки, валы и другие).
Карбид титана
Из Википедии — свободной энциклопедии
| Карбид титана | ||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Общие | ||||||||||||||||||||||||||
| Систематическое наименование | Карбид титана | |||||||||||||||||||||||||
| Хим. формула | TiC | |||||||||||||||||||||||||
| Физические свойства | ||||||||||||||||||||||||||
| Молярная масса | 59,89 г/моль | |||||||||||||||||||||||||
| Плотность | 4,93 г/см³ | |||||||||||||||||||||||||
| Термические свойства | ||||||||||||||||||||||||||
| Температура | ||||||||||||||||||||||||||
| • плавления | 3260±150 °C | |||||||||||||||||||||||||
| • кипения | 4300 °C | |||||||||||||||||||||||||
| Структура | ||||||||||||||||||||||||||
| Кристаллическая структура | ||||||||||||||||||||||||||
| Классификация | ||||||||||||||||||||||||||
| Рег. номер CAS | 12070-08-5 | |||||||||||||||||||||||||
| PubChem | 16211963 | |||||||||||||||||||||||||
| Рег. номер EINECS | 235-120-4 | |||||||||||||||||||||||||
| SMILES | ||||||||||||||||||||||||||
| Карбид титана | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Карбид титана |
| Химическая формула | TiC |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 59,89 г/моль |
| Плотность | 4,93 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 3160 °C |
| Температура кипения | 4820 °C |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 12070-08-5 |
| Рег. номер PubChem | 16211963 |
Карбид титана — химическое соединение металла титана и углерода с формулой TiC.
Обладает исключительно высокой твёрдостью (9—9,5 по шкале Мооса) огнеупорный керамический материал, аналогичный карбиду вольфрама.
Получение
Возможные методы получения [1] [2] :
Примечания
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Карбид титана» в других словарях:
ТИТАНА КАРБИД — соед. состава TiCx (x =0,49 1,00), представляющее собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности; серые кристаллы с кубич. решеткой типа NaCl (а= 0,430 0,433 нм, пространств. группа Fm3m); т. пл. 3257 °С; плотн. 4,92 г/см 3; 34,23… … Химическая энциклопедия
Оксид титана(IV) — Общ … Википедия
Нитрид титана — Нитрид титана … Википедия
Гидрид титана — Общие … Википедия
Хлорид титана(IV) — Хлорид титана(IV) … Википедия
Бромид титана(IV) — Общие Систематическое наименование Бромид титана … Википедия
Оксид-сульфат титана — Общие Систематическое наименование Оксид сульфат титана Традиционные названия Основной сернокислый титан; оксосульфат титана; сульфат титанила Химическая формула TiOSO4 Физические свойства … Википедия
Сульфат титана(III) — Общие Систематическое наименование Сульфат титана(III) Традиционные названия Сернокислый титан Химическая формула Ti2(SO4)3 Физические свойства … Википедия
Сульфат титана(IV) — Общие Систематическое наименование Сульфат титана(IV) Традиционные названия Сернокислый титан Химическая формула Ti(SO4)2 Физические свойства … Википедия
Фторид титана(IV) — Общие Систематическое наименование Фторид титана(IV) Традиционные названия Фтористый титан Химическая формула TiF4 Физические свойства Состояние … Википедия
