Титан карбиді: қасиеттері, қолданылуы және табиғатта кездесуі
Titanium carbide
Титан карбиді (TiC) – өте қатты, қара ұнтақ тәрізді керамикалық материал. Сипаттамасы, құрамы, табиғаттағы кездесуі, қазба орыны (Қырғызстан) туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Титан карбиді, TiC, өте қатты (Мохс 9–9.5) отқа төзімді керамикалық материал, вольфрам карбидіне ұқсас. Ол қара ұнтақ түрінде, натрий хлоридінің (беторталық кубикалық) кристалдық құрылымымен келеді. Табиғатта өте сирек кездесетін камрабаевит (Ланг ру) (Ti,V,Fe)C минералы түрінде кездеседі. 1984 жылы КСРО-ның (қазіргі Қырғызстан) Чаткал ауданындағы Арашан тауында, Өзбекстан шекарасына жақын жерде табылды. Минерал Өзбекстанның Ташкент қаласының Геология және геофизика басқармасының директоры Ибрагим Хамрабевич Хамрабаевтың құрметіне аталған. Табиғатта кездесетін кристалдарының мөлшері 0,1–0,3 мм аралығында болады.
Titanium carbide, TiC, is an extremely hard (Mohs 9–9.5) refractory ceramic material, similar to tungsten carbide. It has the appearance of black powder with the sodium chloride (face centered cubic) crystal structure. It occurs in nature as a form of the very rare mineral khamrabaevite (Lang ru) (Ti,V,Fe)C. It was discovered in 1984 on Mount Arashan in the Chatkal District, USSR (modern Kyrgyzstan), near the Uzbek border. The mineral was named after Ibragim Khamrabaevich Khamrabaev, director of Geology and Geophysics of Tashkent, Uzbekistan. Its crystals as found in nature range in size from 0.1 to 0.3 mm.
Физикалық қасиеттері
Титан карбидінің серпімділік модулі шамамен 400 ГПа, ал иысу модулі 188 ГПа құрайды.
Titanium carbide has an elastic modulus of approximately 400 GPa and a shear modulus of 188 GPa.
Өндiру және өңдеу
Вольфрам қоспасы жоқ кескіш құралдар титан карбидінен никель-кобальт матрицалы керамикадан жасалуы мүмкін, бұл кесу жылдамдығын, дәлдігін және өңделмелі бөлшектің тегістігін жақсартады. Тунгстен карбидінің тозуға, коррозияға және тотығуға төзімділігін арттыру үшін 6–30% титан карбиді қосуға болады. Бұл титан карбидімен қосылған қатты ерітінді түзеді, ол көбірек сынып қалуға және жарылуға бейім. Титан карбидін реактивті иондық қабырғамен (эчинг) өңдеуге болады.
Tool bits without tungsten content can be made of titanium carbide in nickel cobalt matrix cermet, enhancing the cutting speed, precision, and smoothness of the workpiece. The resistance to wear, corrosion, and oxidation of a tungsten carbide–cobalt material can be increased by adding 6–30% of titanium carbide to tungsten carbide. This forms a solid solution that is more brittle and susceptible to breakage. Titanium carbide can be etched with reactive ion etching.
Қолданбалар
Титан карбиді көбінесе жоғары жылдамдықпен болат материалдарды өңдеуге қолданылатын керамикалық материалдарды дайындауда пайдаланылады. Ол сондай-ақ, құрал-саймандар мен сағат механизмдері сияқты металл бөлшектерде тозуға төзімді беттік қаптама ретінде қолданылады. Титан карбиді ғарыш кемелерінің атмосфераға қайта кіру кезінде қорғаушы жылу қабаты ретінде де қолданылады. 7075 алюминий қорытпасы (AA7075) болатқа шамамен бірдей мықты, бірақ үш есе жеңіл. TiC нанобөлшектерімен жабдықталған жұқа AA7075 таяқшаларын қолдану, фазалық бөлінуден туындаған жарықтардың пайда болуын болдырмай, үлкен қорытпа бөлшектерін дәнекерлеуге мүмкіндік береді.
Titanium carbide is used in preparation of cermets, which are frequently used to machine steel materials at high cutting speed. It is also used as an abrasion resistant surface coating on metal parts, such as tool bits and watch mechanisms. Titanium carbide is also used as a heat shield coating for atmospheric reentry of spacecraft. 7075 aluminium alloy (AA7075) is almost as strong as steel, but weighs one third as much. Using thin AA7075 rods with TiC nanoparticles allows larger alloys pieces to be welded without phase segregation induced cracks.