کاربید هافنیوم

هافنیوم در سال ۱۸۶۹ توسط دمیتری مندلیف پیش‌بینی شده بود اما در سال ۱۹۲۲ برای اولین‌بار توسط دیرک کوستر و جورج هویس جدا شد. هافنیوم در شکل ابتدایی خود ظاهری براق و نقره‌ای خاکستری دارد. هافنیوم به عنوان یک عنصر آزاد در طبیعت وجود ندارد.

کاربید هافنیوم (HfC) یک ترکیب شیمیایی از هافنیوم و کربن است. کاربید هافنیوم با نقطه ذوب در حدود ۳۸۹۰ °C درجه سانتی‌گراد یکی از مقاوم‌ترین و نسوز‌ترین ترکیبات دودویی شناخته شده است. با این حال، دارای مقاومت در برابر اکسیداسیون کم می‌باشد و اکسیداسیون در دماهای پایین ۴۳۰ درجه سانتی‌گراد شروع می‌شود.

کاربید هافنیوم معمولاً کمبود کربن دارد، بنابراین ترکیب آن اغلب به صورت HfCx (x = 0.5 تا ۱.۰) بیان می‌شود. این ساختار کریستالی مکعبی (سنگ نمکی) با مقادیر متفاوت x می‌باشد.

ویژگی‌های کاربید هافنیوم:

تولید کاربید هافنیوم:

پودر کاربید هافنیوم با کاهش اکسید هافنیوم (IV) با کربن در دمای ۱۸۰۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد به دست می‌آید. زمان زیادی برای پردازش و از بین بردن اکسیژن لازم است. از طرف دیگر، پوشش‌های HfC با خلوص بالا می‌توانند با رسوب بخار شیمیایی از مخلوط گاز متان، هیدروژن و کلرید هافنیوم (IV) تبخیر شده به‌دست آیند.

موارد استفاده از کاربید هافنیوم:

علی‌رغم خواص مطلوب HfC از قبیل سختی (> 9 Mohs) و نقطه ذوب بالا، به دلیل پیچیدگی فنی و هزینه بالای سنتز کاربرد بسیار کمی دارد.

کاربید هافنیـوم در پوشش‌های سخت استفاده می‌شود، که اغلب توسط فرآیندی مانند پاشش پلاسما استفاده می‌شود.

خواص مغناطیسی HfCx:

خواص مغناطیسی HfCx از پارامغناطیس برای x ≤ ۰.۸ به دیا مغناطیس برای x های بزرگ‌تر تغییر می‌کند.

علی‌رغم داشتن ساختار کریستالی مشابه HfCx با TaCx یک رفتار معکوس (با افزایش X خاصیت مغناطیس از دیامغناطیس به پارامغناطیس تغییر می‌یابد) برای TaCx مشاهده می‌شود.

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hafnium(IV)_carbide

https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1151-2916.1992.tb05487.x

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0925838807016775

https://books.google.com/books?id=jc2D7TGZcyUC&pg=PA513#v=onepage&q&f=false