کاربید تانتالیوم

کاربید تانتالیوم (tantalum carbide) با فرمول تجربی TaCx، خانواده‌ای از ترکیبات شیمیایی باینری را تشکیل می‌دهند، x معمولاً بین 0.4 تا 1 متغیر است.آن‌ها به صورت پودرهای خاکستری قهوه‌ای وجوددارند، که معمولاً با فرایند پخت فرآوری می‌شوند.به عنوان مواد مهم مخمر، کاربیدهای تانتالیوم بصورت تجاری در بیت‌های ابزار برای برش مورد استفاده قرار می‌گیرند و بعضی اوقات به آلیاژهای کاربید تنگستن اضافه می‌شوند.

نقاط ذوب کاربیدهای تانتالیوم بسته به خلوص و شرایط اندازه‌گیری در حدود 3880 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.این مقدار برای ترکیبات باینری جزء بالاترین مقادیر است.فقط کاربید تانتالیوم هافنیوم ممکن است نقطه ذوب کمی بالاتر در حدود 3942 درجه سانتی‌گراد داشته باشد.در حالی که نقطه ذوب کاربید هافنیوم با کاربیدهای تانتالیوم TaC قابل مقایسه است.

تهیه‌ی کاربید تانتالیوم

پودرهای TaCx از گرم کردن مخلوطی از پودرهای تانتالیوم و گرافیت در فضای خلاء یا گاز بی‌اثر (آرگون) تهیه می‌شوند. گرمایش در دمای حدود 2000 درجه سانتی‌گراد با استفاده از یک کوره یا یک دستگاه ذوب قوس انجام می‌شود.یک روش جایگزین کاهش پنتوکسید تانتالیوم به وسیله کربن در خلأ یا جو هیدروژن در دمای 1500-1700 درجه سانتی‌گراد است.این روش برای به دست آوردن کاربید تانتالیوم در سال 1876 مورد استفاده قرار گرفت، اما فاقد کنترل بر استوکیومتری محصول است.تولید کاربید تانتالیوم به طور مستقیم از عناصر از طریق خود تکثیری سنتز در دمای بالا گزارش شده است.

ساختار کریستالی کاربید تانتالیوم

ترکیبات TaCx دارای یک ساختار کریستالی مکعب (سنگ نمکی) برای x = 0.7-1.0 است.پارامتر شبکه با x افزایش می یابد. TaC 0.5 دارای دو شکل کریستالی اصلی است.ساختار دارای ثبات بیش‌تر یک ساختار تری‌گونال یدید آنتی کادمیوم از نوع یدید است. که پس از گرم شدن در حدود 2000 درجه سانتیگراد به یک شبکه شش ضلعی و بدون ترتیب طولانی برای اتم های کربن تبدیل می‌شود.

خصوصیات کاربید تانتالیوم

پیوند بین اتم‌های تانتالیوم و کربن در کاربیدهای تانتالیوم ترکیبی پیچیده از یونی، فلزی و کووالانسی است و به دلیل مؤثر بودن کووالانسی قوی، این کاربیدها جزء مواد بسیار سخت و شکننده هستند. به عنوان مثال، TaC دارای میکرو سختی 1600-1000 کیلوگرم بر میلی متر مربع Mohs ~9 و یک مدول الاستیک 285 GPa است، در حالی که مقادیر مربوط به تانتالیوم 110 کیلوگرم در میلی متر مربع و 186 GPa است.

سختی، استرس عملکرد و تنش برشی با محتوای کربن موجود در TaCx افزایش می‌یابد.کاربیدهای تانتالیوم از نظر بزرگی و همچنین وابستگی به دما، دارای هدایت الکتریکی فلزی هستند.TaC یک ابررسانا است که انتقال دمای نسبتاً بالایی TC = 10.35 K را دارد.