碳(tan)(tan)化(hua)鉭，一(yi)種過渡金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu);黑色(se)或暗棕(zong)色(se)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)狀(zhuang)粉末，立方(fang)晶系，質(zhi)堅硬，不溶(rong)(rong)于水，微(wei)溶(rong)(rong)于硫(liu)酸(suan)和(he)(he)氫氟酸(suan)，溶(rong)(rong)于氫氟酸(suan)和(he)(he)硝酸(suan)的混(hun)合(he)溶(rong)(rong)液;化(hua)學(xue)(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)極為穩(wen)定;具有優異的物(wu)理和(he)(he)化(hua)學(xue)(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，如(ru)高(gao)(gao)硬度(du)(du)、高(gao)(gao)熔點、良(liang)好的導電性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)抗(kang)(kang)(kang)熱震性(xing)(xing)(xing)、較好的耐化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)、高(gao)(gao)的抗(kang)(kang)(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)一(yi)定的催(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)等;在工(gong)業和(he)(he)軍(jun)事(shi)上有廣(guang)泛的應用(yong)(yong)，在硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)(jin)中，作(zuo)(zuo)為一(yi)種添加劑(ji)而得到廣(guang)泛應用(yong)(yong)，其主要(yao)作(zuo)(zuo)Chemicalbook用(yong)(yong)是提高(gao)(gao)硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)(jin)的高(gao)(gao)溫強度(du)(du)和(he)(he)抑(yi)制(zhi)碳(tan)(tan)化(hua)鎢(wu)顆粒(li)的長大;在切削工(gong)具中，作(zuo)(zuo)為一(yi)種堅硬的涂(tu)層來(lai)增加基體金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的抗(kang)(kang)(kang)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐磨性(xing)(xing)(xing);在軍(jun)事(shi)上，用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)噴(pen)氣發(fa)動機(ji)渦輪葉片和(he)(he)火(huo)箭噴(pen)嘴涂(tu)層，可(ke)顯著提高(gao)(gao)其抗(kang)(kang)(kang)燒蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，延長使用(yong)(yong)壽(shou)命;同(tong)時還(huan)可(ke)以用(yong)(yong)于電極材(cai)(cai)料,使用(yong)(yong)電火(huo)花(hua)線切割成復雜的形狀(zhuang);以及作(zuo)(zuo)為第二相(xiang)顆粒(li)增強金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)基復合(he)材(cai)(cai)料，用(yong)(yong)于航空航天、冶金(jin)(jin)(jin)、建材(cai)(cai)、電力、水電、礦山等領域(yu)。

　　碳化鉭理化性質

　　黑色或暗棕色金屬狀粉末，立(li)方晶(jing)系，質堅(jian)硬。熔(rong)點(dian)3880℃，沸(fei)點(dian)5500℃，相對密度(du)13.9，硬度(du)9～10。能溶于硝酸(suan)(suan)和氫氟酸(suan)(suan)的(de)(de)混合酸(suan)(suan)中(zhong)，不溶于水(shui)和所有的(de)(de)單(dan)一(yi)的(de)(de)酸(suan)(suan)中(zhong)。在常溫常壓(ya)條件(jian)下(xia)，TaC具有簡單(dan)的(de)(de)NaCl型晶(jing)體結構，而且可(ke)以Chemicalbook在碳素(su)晶(jing)格中(zhong)容納大量的(de)(de)空缺位(wei)而不引(yin)起相變的(de)(de)發生TaC的(de)(de)硬度(du)和斷裂韌度(du)的(de)(de)最(zui)高值分別(bie)可(ke)達(da)到(20±0.5)GPa和(12.7±0.7)MPa1/2。化學(xue)性質較穩定，耐一(yi)般的(de)(de)酸(suan)(suan)堿，但氫氟酸(suan)(suan)除(chu)外。在空氣中(zhong)加熱轉化成(cheng)五(wu)氧化二鉭。可(ke)與焦硫酸(suan)(suan)鉀熔(rong)融(rong)。

　　碳化鉭化學性質

　　碳化(hua)鉭為(wei)淺棕(zong)色金(jin)屬狀立方(fang)結晶粉末，屬氯化(hua)鈉型立方(fang)晶系(xi)。含碳量(liang)6.23%(質量(liang))，相對密度13.9，熔點(dian)3880℃，沸點(dian)4780℃，晶格常數(shu)a=0.4454nm，莫式硬度9～10，熱(re)導率2Chemicalbook2w/(m?K)，熱(re)膨脹系(xi)數(shu)6.29×10-6/K。不溶(rong)于水(shui)，難溶(rong)于無機(ji)酸，能溶(rong)于氫氟酸和硝(xiao)酸的混合酸中并可(ke)分(fen)解(jie)。抗氧化(hua)能力(li)強，易被焦(jiao)硫酸鉀熔融并分(fen)解(jie)。導電性大，室溫時電阻為(wei)30Ω，顯示超導性質。

　　目前(qian)也用碳化(hua)鉭做硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)(jin)燒(shao)結(jie)晶粒長(chang)大(da)抑(yi)制劑用，對抑(yi)制晶粒長(chang)大(da)有明顯效果，密度為14.3g/cm3。不溶于水，難溶于無機酸，能溶于氫氟酸和硝酸的混合(he)酸中并可分解(jie)。抗氧(yang)化(hua)能力強，易被焦硫(liu)酸鉀熔融并分解(jie)。導電性(xing)大(da)，室溫(wen)時(shi)電阻(zu)為30Ω，顯示(shi)超導性(xing)質(zhi)。用于粉末冶金(jin)(jin)、切削工(gong)具、精細陶瓷、化(hua)學(xue)氣相沉積、硬(ying)質(zhi)耐(nai)磨(mo)合(he)金(jin)(jin)刀具、工(gong)具、模具和耐(nai)磨(mo)耐(nai)蝕結(jie)構部件添(tian)加劑，提高合(he)金(jin)(jin)的韌(ren)性(xing)。碳化(hua)鉭的燒(shao)結(jie)體顯示(shi)金(jin)(jin)黃(huang)色(se)，可作手表裝飾品。

　　碳(tan)化物(wu)顆(ke)粒(li)具(ju)有(you)高強度、高硬度、與基體(ti)潤(run)濕性(xing)良(liang)好等(deng)(deng)(deng)優(you)點，使其作為(wei)第二相顆(ke)粒(li)增強金屬基復合(he)材料已廣泛應用(yong)于航(hang)空航(hang)天、冶金、建材、電力、水(shui)電、礦山等(deng)(deng)(deng)領(ling)域，并(bing)取得了很好的實(shi)際應用(yong)效果。目前所見(jian)報(bao)道的碳(tan)化物(wu)顆(ke)粒(li)主要有(you)碳(tan)化鎢(WC)、碳(tan)化鈦(TiC)、碳(tan)化鈮(NbC)和碳(tan)化釩(fan)(VCp)等(deng)(deng)(deng)，而(er)與金屬釩(fan)、鈮同族的元素鉭卻研究較少。

　　碳化(hua)(hua)鉭(TaC)陶瓷顆(ke)(ke)粒具有高熔(rong)(rong)點(dian)(3880℃)、高硬(ying)度(2100HV0.05)、化(hua)(hua)學穩(wen)定性好(hao)(hao)、導(dao)電導(dao)熱(re)能力(li)強等(deng)(deng)(deng)(deng)優(you)點(dian)，但由于其(qi)成(cheng)本(ben)等(deng)(deng)(deng)(deng)問題，目前所見報(bao)道僅限于鎳(nie)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、鋁(lv)(lv)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)(deng)(deng)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)體。Chao 等(deng)(deng)(deng)(deng)利(li)用激光(guang)熔(rong)(rong)覆技(ji)(ji)術(shu)，制備(bei)出(chu)了(le)鎳(nie)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)增(zeng)強碳化(hua)(hua)鉭表(biao)面(mian)(mian)復合材料，結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明(ming)此(ci)材料與(yu)純(chun)鎳(nie)相比硬(ying)度顯著提高，磨損率(lv)比硬(ying)化(hua)(hua)鋼明(ming)顯降低;Yu 等(deng)(deng)(deng)(deng)研(yan)(yan)究了(le)在(zai)高溫梯度下鎳(nie)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、鉻(ge)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、鋁(lv)(lv)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)增(zeng)強碳化(hua)(hua)鉭原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)位(wei)反應定向凝固與(yu)其(qi)微觀(guan)結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)關系，結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明(ming)隨(sui)著凝固速率(lv)的(de)(de)(de)提高，固相結(jie)(jie)構發(fa)生了(le)變(bian)(bian)化(hua)(hua)，而(er)且碳化(hua)(hua)鉭的(de)(de)(de)體積分數也(ye)隨(sui)凝固速率(lv)的(de)(de)(de)改(gai)變(bian)(bian)而(er)變(bian)(bian)化(hua)(hua);王文麗等(deng)(deng)(deng)(deng)利(li)用激光(guang)熔(rong)(rong)覆技(ji)(ji)術(shu)，在(zai)A3鋼表(biao)面(mian)(mian)制備(bei)出(chu)了(le)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)位(wei)生成(cheng)TaC 顆(ke)(ke)粒強化(hua)(hua)的(de)(de)(de)鎳(nie)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)復合涂(tu)層，結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明(ming)在(zai)適(shi)當的(de)(de)(de)工藝(yi)條件下，其(qi)生成(cheng)TaC 顆(ke)(ke)粒增(zeng)強鎳(nie)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)復合涂(tu)層成(cheng)形(xing)良好(hao)(hao)、表(biao)面(mian)(mian)光(guang)滑，涂(tu)層與(yu)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)體呈現良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)冶金結(jie)(jie)合。而(er)對鋼鐵基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)位(wei)生成(cheng)TaC的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究鮮有報(bao)道。因此(ci)，在(zai)本(ben)實驗中采用了(le)表(biao)面(mian)(mian)陶瓷顆(ke)(ke)粒增(zeng)強鐵基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)復合的(de)(de)(de)方法。同時，選用TaC顆(ke)(ke)粒作為第二相顆(ke)(ke)粒增(zeng)強相。對TaC 顆(ke)(ke)粒原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)位(wei)增(zeng)強鐵基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)表(biao)面(mian)(mian)復合材料的(de)(de)(de)微觀(guan)形(xing)貌及反應過程進行分析。

　　碳化鉭制備方法

　　1、工業(ye)上將(jiang)五氧(yang)化二鉭與(yu)固體(ti)碳(tan)(tan)球(qiu)磨混合，使用非(fei)氧(yang)化氣氛(fen)(主要是真空和氬氣氣氛(fen))，在(zai)1700℃的高溫(wen)下，進行還(huan)原和滲碳(tan)(tan)處理，制(zhi)備得到粒度大(da)于2μm的碳(tan)(tan)化鉭粉末。

　　2、使用液(ye)相先軀體(ti)法在非(fei)氧化(hua)氣(qi)氛(fen)中進行熱處理制備得到納米碳化(hua)鉭粉末(mo)。將(jiang)5mL無水乙醇(chun)加入(ru)裝有0.50gTaCl5的(de)(de)小(xiao)燒杯中，并用玻璃棒攪拌均(jun)勻(yun)，然后(hou)將(jiang)其放入(ru)超(chao)聲波清洗(xi)器中，加熱溫(wen)(wen)度55℃，工作頻率(lv)40kHz，超(chao)聲功率(lv)80W，超(chao)聲振蕩(dang)5～10min后(hou)，加入(ru)0.10g納米活性炭，并繼續振蕩(dang)15～20min后(hou)，將(jiang)其倒(dao)入(ru)坩堝(guo)均(jun)勻(yun)涂(tu)覆(fu)于內壁上(shang)，并用熱風機(ji)吹干。將(jiang)裝有試樣(yang)的(de)(de)坩堝(guo)置于真空(kong)熱壓爐(lu)中，在真空(kong)度100Pa下或(huo)氫氣(qi)氣(qi)氛(fen)中于1300℃進行高溫(wen)(wen)處理;或(huo)在氬氣(qi)氣(qi)氛(fen)中于1400℃進行高溫(wen)(wen)處理，保溫(wen)(wen)時間均(jun)為0.5h，升溫(wen)(wen)速率(lv)20℃/min。待實驗結束(shu)，用毛刷將(jiang)坩堝(guo)內的(de)(de)產Chemicalbook物刷下。

　　3、在(zai)空氣(qi)中(zhong)加(jia)熱轉化成(cheng)五氧化二(er)(er)鉭。可與焦硫酸(suan)鉀熔融。由(you)金屬鉭與碳或五氧化二(er)(er)鉭與煙(yan)黑在(zai)惰性氣(qi)氛中(zhong)加(jia)熱到1900℃反應制得。

　　4、由五(wu)氯化(hua)(hua)鉭與甲(jia)烷為反應氣(qi)，用(yong)氬作載體，用(yong)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅電阻從外部輻射加熱、碳(tan)(tan)化(hua)(hua)或(huo)五(wu)氧化(hua)(hua)鉭與炭(tan)黑混合，加壓粉末(mo)成(cheng)型，在氫氣(qi)或(huo)真空中(zhong)加熱而制得(de)。

　　碳化鉭作用及(ji)應(ying)用

　　1、在硬質合金中，作(zuo)為一種添加劑(ji)而得(de)到(dao)廣(guang)泛應用，其主(zhu)要作(zuo)用是(shi)提高硬質合金的高溫強度和抑制(zhi)碳化(hua)鎢顆(ke)粒(li)的長大(da)。

　　2、在切削工(gong)具(ju)中，作為一種堅(jian)硬的(de)涂(tu)層來增(zeng)加基(ji)體金屬的(de)抗(kang)化學腐蝕(shi)性和(he)耐磨性。

　　3、在軍事上(shang)，用(yong)(yong)作噴氣發(fa)動機渦輪葉片和(he)火(huo)箭(jian)噴嘴涂層(ceng)，可顯著提高其抗燒蝕性能，延長(chang)使用(yong)(yong)壽命。

　　4、由(you)于(yu)其(qi)電(dian)導性(xing)很好。因此(ci),它可以用于(yu)電(dian)極材(cai)料,而且還可以使用電(dian)火花(hua)線切割成(cheng)復雜的形狀。

　　5、作為(wei)第二相顆(ke)粒增強金(jin)屬基(ji)復合(he)材料已(yi)廣(guang)泛應用于航空航天、冶金(jin)、建材、電(dian)力、水電(dian)、礦(kuang)山等(deng)領域。

　　碳化鉭生產方法

　　氧化(hua)(hua)(hua)鉭(tan)(tan)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)法以五(wu)氧化(hua)(hua)(hua)二鉭(tan)(tan)和(he)炭黑(hei)為原料制(zhi)備碳(tan)化(hua)(hua)(hua)鉭(tan)(tan)：將(jiang)1rnol五(wu)氧化(hua)(hua)(hua)二鉭(tan)(tan)和(he)7mol炭黑(hei)充分混(hun)合(he)，放(fang)入還(huan)原爐中，在(zai)氫或(huo)真(zhen)空中于l500℃下(xia)加(jia)熱還(huan)原lhChemicalbook，即制(zhi)得(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)鉭(tan)(tan)粉(fen)末。或(huo)者在(zai)惰性氣(qi)體中加(jia)熱至1900℃還(huan)原制(zhi)得(de)(de)。為提高產品質量(liang)，首先在(zai)惰性氣(qi)體中一次碳(tan)化(hua)(hua)(hua)生成(cheng)初級(ji)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物，再在(zai)真(zhen)空條件下(xia)進(jin)行二次碳(tan)化(hua)(hua)(hua)制(zhi)得(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)鉭(tan)(tan)。