Свойства и применение карбидов тантала

Карбид TaC (теоретическое содержание углерода 6,32%) — металлический порошок коричневого цвета различных оттенков, от светлого до темного. Эти оттенки определяются наличием нитридов и тонких окисных пленок. Чистые кристаллы, выделенные из металлической ванны, имеют блестящий золотистый цвет. Встречаются указания на серый цвет; по-видимому, это касается карбида Ta2C. Карбид тантала трудно растворяется в кислотах. На воздухе сгорает с ярким пламенем.

Карбид TaC кристаллизуется по типу NaCl (B1) в кубической гранецентрированной решетке. Наиболее вероятное значение периода решетки, определявшееся многими исследователями, 4,455 А.

Плотность монокарбида тантала составляет, по данным Фридерика и Зиттига, 13,96 г/см3, по Беккеру и Эвесту, 14,05 г/см3.

Карбид тантала, полученный по методу Мак-Кенна, обладает почти теоретическим удельным весом 14,48 г/см3. Расчетная плотность (рентгенографическая) 14,53 г/см3.

Твердость монокарбида тантала 9—10 по шкале Mooca. Микротвердость 1800 кг/мм2 при нагрузке 50 г. Такое же значение найдено при нагрузке 20 г. Микротвердость по Кнупу равна 1950. Hв = 840 кг/мм2.

Модуль упругости карбида тантала составляет 29100 кг/мм2. Предел прочности при растяжении 1,4—2,8 кг/мм2.

Температура плавления по Фридерику и Зиттигу 3730—3830° (с распадом). Агте и Альтертум дают 3880 ± 150°. Карбид Ta2C плавится с разложением при 3400°.

Беккер рентгенографически определил коэффициент линейного термического расширения монокарбида тантала в 8,2*10в-6. Теплопроводность этого карбида равна 0,053 кал/см*сек*град. Термодинамические данные представлены в ряде работ.

Удельное электрическое сопротивление монокарбида тантала составляет, по Фридерику и Зиттигу, 175, по Moepcy, 104, по Андрьюсу, 170, по новым данным, только 30 мком*см. Температурная зависимость электросопротивления монокарбида тантала подробно исследована Беккером и Эвестом.

Карбид тантала обладает сверхпроводимостью: по данным Мейснера и Франца при 9,3° К; по данным Мейснера, Франца и Вестергоффа, между 9,5 и 7,6° К.

Электронная эмиссия монокарбида тантала при 2300° в 2,8 Раз меньше, чем у металлического тантала.

Магнитная восприимчивость карбида тантала определена Клеимом и Шютцем. Об оптических свойствах подробно сообщают Беккер и Эвест.



В связи с высокой температурой плавления проволока карбида тантала была предложена для мощных ламп накаливания. Широкому применению нитей накала из карбида тантала препятствует их малая прочность.

Для того же назначения предлагалось покрывать рениевую проволоку оболочкой из карбида тантала (рений не образует карбиды). Еще раньше было предложено защищать покрытиями из карбида тантала вольфрамовые нити ламп накаливания.

Трубки из спеченного карбида тантала применяют для определения особо высоких температур плавления, например тугоплавких твердых сплавов.

Однако наибольшее значение в настоящее время карбид тантала имеет в производстве металлокерамических твердых сплавов. В частности, твердые сплавы для обработки стали содержат наряду с основным компонентом (WC) карбид титана или карбид тантала или даже оба эти карбида. Они снижают склонность твердых сплавов к свариванию со стальной стружкой, уменьшая, таким образом, изнашиваемость инструмента.