产品名称:碳化铪(HfC)
规格:0.8-10um(D50)
形貌:不规则
颜色:黑灰色
特点:高熔点、高硬度、优异的化学稳定性、良好的物理性质
用途:航天航空、工业陶瓷、切削工具和模具等领域
中文名称:碳化铪
分子式:HfC
外观:灰黑色粉末
CAS:12069-85-1
EINECS:235-114-1
分子量:190.5325
熔点:3890℃
理论密度:12.7g/cm3
热导率:6.28〔W(m·K)-1〕
体积电阻率:1.95×10-4Ω·cm(2900℃)
热膨胀系数:6.73×10-6/℃
电阻率:为40~50/μΩ·cm,
弹性模量:35.9×103MPa
耐压强度:1380MPa
性质:碳化铪是一种无机物,其可溶于氢氟酸、热的浓硫酸和硝酸。属于非金属碳化物,它的结构为NaCl型面心立方结构,是一种亚稳态结构。
制备方法
1. 碳热还原法: :氧化铪(HfO₂)与碳(石墨或炭黑)在高温(1700-2200°C)下反应。
2. 化学气相沉积(CVD): 使用气态铪源(如HfCl₄)与碳氢化合物(如CH₄)在高温下反应,生成HfC涂层。
3. 机械合金化: 高能球磨铪粉与碳粉,经热处理合成纳米级HfC。
4. 溶胶-凝胶法: 通过溶胶-凝胶工艺制备前驱体,经高温煅烧得到高纯度HfC粉末。
用途:
1、HfC碳化铪粉末材料作为添加剂添加到固体火箭发动机喉衬材料由于碳/碳复合材料具有比其他材料优越的高温热物理和力学性能,是固体火箭发动机喷管喉衬材料。在发动机工作过程中,碳/碳复合材料喉衬在恶劣的热环境下,内型面因受到高温、高压、高速且含有侵蚀性粒子的热流冲刷烧蚀会遭到破坏,表现为喉径扩大、表面粗糙不平、型面不规整等,从而影响到发动机工作压强,导致喷管效率降低。某型号武器系统喷管喉衬炭基体加入8%-10%的HfC碳化铪粉末材料时,HfC-C/C复合材料的抗烧蚀性能可得到很大的改善。HfC碳化铪粉末材料对HfC-C/C复合材料喉衬烧蚀抗力的贡献主要有两方面:
(1)、由于在3500℃烧蚀温度下,HfC碳化铪粉末材料在高温烧蚀过程中优先与氧气反应形成HfO2,有效地阻止了有氧气氛对复合材料中碳基体和碳纤维的氧化;
(2)、由于HfC碳化铪粉末材料具有很高的强度和硬度,又有效地提高了材料整体的抗机械磨蚀、冲刷性能,使得燃气对喉衬内型面的机械剥蚀得到有效抑制。显然,HfC-C/C复合材料的抗烧蚀性能随HfC含量的增加而提高,实验结果表明,当HfC含量达到8%-10%以后,HfC-C/C复合材料喉衬的线烧蚀率会出现近似恒定的稳定烧蚀阶段,在固体火箭发动机试车条件下,HfC-C/C复合材料整体喉衬具有良好的抗烧蚀性能。
2、1原子的碳化铪和4原子的碳化钽,组成的碳化钽铪的复式碳化物4TaC·HfC,通过采用激光的加热技术来测试4TaC·HfC的耐热能力,熔点达到了4215摄氏度。是一种熔点很高的复合材料化合物和耐火陶瓷材料。
3、HfC碳化铪粉末材料是制作原子核反应堆的控制棒和保护装置的重要功能材料,是原子能工业重要材料,可作火箭的推进器,特别适用于火箭喷嘴、火箭喷管的喉部材料领域、重返大气层宇宙火箭的鼻锥部位。含碳化铪的合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层。
4、HfC碳化铪粉末材料由于硬度和熔点高,作为添加剂,应用于硬质合金切削工具、金属陶瓷切削工具、粉末冶金制品、高温结构件材料、耐高温喷涂材料;添加碳化铪的Hf-Ta合金可制造工具钢及电阻材料;在耐热合金中添加碳化铪,例如钨、钼、钽的合金中有的添加碳化铪,可以提高材料的硬度、强度、抗烧蚀性能和耐高温性能。
5、HfC碳化铪粉末材料由于高熔点,作为添加剂应用在炼钢工业中作脱氧剂,可以大幅度提高钢材质量。
6、在电器工业上是制造X射线管、微波管的阴极材料。
存储方法:本品应密封保存于干燥、阴凉的环境中,不宜长久暴露于空气中,防受潮发生团聚,影响分散性能和使用效果,另应避免重压,勿与氧化剂接触,按照普通货物运输。