نمایش مبدأ برای کاربید تانتالوم

{{DISPLAYTITLE:تانتال کاربید}}

'''تانتال کاربید''' {{انگلیسی|Tantalum carbide}} یا کاربید تانتالوم با [[فرمول شیمیایی]] TaC<sub>x</sub> یک [[ترکیب شیمیایی]] است. کاربیدهای [[تانتال]]، خانواده‌ای دوتایی از [[تانتال]] و [[کربن]] را با [[فرمول تجربی]] TaC<sub>x</sub> تشکیل می‌دهند که معمولا x بین 0.4 تا 1 متغیر است.این مواد به شدت سخت، ترد و مواد سرامیکی [[دیرگداز]] با رسانایی الکتریکی هستند. شکل ظاهری این ترکیب به صورت پودر قهوه‌ای-خاکستری بی‌بو است که معمولا توسط زینترینگ فرآوری می‌شوند.<ref>Emsley, John (11 August 2003). ''Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements''. Oxford University Press. pp. 421–. ISBN <bdi>978-0-19-850340-8</bdi>. Retrieved 2 May 2011</ref>

[[نقطه ذوب]] کاربید‌‌ های تانتالوم   3880 [[سلسیوس|درجه سانتی گراد]] (بیشترین مقدار) بسته به خلوص و شرایط اندازه گیری است، این مقدار میان بالاترین‌ها برای ترکیبات دوتایی است.<ref>The claim of melting point of 4000 °C in TaC<sub>0.89</sub> is based not on actual measurement but on an extrapolation of the phase diagram, using an analogy with NbC, see Emeléus</ref><ref>Emeléus, Harry (1968). ''Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry''. Academic Press. pp. 174–176. ISBN <bdi>978-0-12-023611-4</bdi>. Retrieved 3 May 2011</ref>

این ماده دیرگداز و بهبود دهنده نقشی مهم را در کاربیدهای سرامیکی بازی می‌کند.{{chembox|Verifiedfields=changed|Watchedfields=changed|verifiedrevid=434321569|Name=Tantalum carbide|ImageFile=ZrN-polyhedral.png|ImageSize=160px|ImageName=γ-tantalum carbide in cubic phase|ImageFile1=Tantalum carbide TaC.JPG|ImageName1=Powder of tantalum carbide|IUPACName=Tantalum carbide|OtherNames=Tantalum(IV) carbide|Section1={{Chembox Identifiers
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| CASNo = 12070-06-3
| CASNo2_Ref = {{cascite|changed|??}}
| CASNo2 = 12070-07-4
| CASNo2_Comment = (TaC<sub>0.5</sub>)
| EC_number = 235-118-3
| SMILES = [Ta+]#[C-]
| InChI = 1S/C.Ta/q-1;+1
| InChIKey = DUMHRFXBHXIRTD-UHFFFAOYSA-N
  }}|Section2={{Chembox Properties
| Formula = TaC
| MolarMass = 192.96 g/mol
| Appearance = Brown-gray powder
| Odor = Odorless
| Density = 14.3–14.65 g/cm<sup>3</sup> (TaC)<br> 15.1 g/cm<sup>3</sup> (TaC<sub>0.5</sub>)<ref name=crc>{{CRC90}}</ref>
| Solubility = Insoluble
| SolubleOther = Soluble in [[hydrofluoric acid|HF]]-[[nitric acid|HNO<sub>3</sub>]] mixture<ref name=crc/>
| MeltingPtC = 3850-3880
| MeltingPt_notes = <br> (TaC)<ref name=patin>{{cite patent|5196273}}</ref><br> {{convert|3327|C|F K}}<br> (TaC<sub>0.5</sub>)<ref name=crc/>
| BoilingPtC = 4780-5470
| BoilingPt_notes = <br> (TaC)<ref name=crc/><ref name=patin />
| ThermalConductivity = 21 W/m·K<ref name=patin />
  }}|Section4={{Chembox Thermochemistry
| HeatCapacity = 36.71 J/mol·K<ref name=nist>{{nist|name=Tantalum carbide|id=C12070063|accessdate=2014-07-02|mask=FFFF|units=SI}}</ref>
| Entropy = 42.29 J/mol·K
| DeltaHf = −144.1 kJ/mol
  }}|Section8={{Chembox Related
| OtherAnions = 
| OtherCations = 
| OtherFunction = [[Zirconium nitride]]<br> [[Niobium carbide]]<br> [[Zirconium carbide]]
| OtherFunction_label = refractory ceramic materials
  }}}}خواص آلیاژها را به وسیله‌ی بهتر کردن ساختار فیبری و استحاله فازی [[سینتیک شیمیایی|سینتیکی]]، افزایش استحکام [[آلیاژ]]،پایدار کردن فاز و قابلیت فرآوری آن بهبود می‌بخشد.

این تانتال کاربیدها ممکن است نقطه ذوبی کمی بالاتر در حدود 3942 درجه سانتی‌گراد داشته باشند.<ref>Agte, C.; Alterthum, H. (1930). "Researches on Systems with Carbides at High Melting Point and Contributions to the Problem of Carbon Fusion". ''Zeitschrift für technische Physik''. '''11''': 182–191. ISSN 0373-0093.</ref>

== کاربرد ها ==
1.[[دیرگداز]] فوق دمای بالاست  که کاربرد های دیرگدازی مختلفی از خود نشان می‌دهد.در دسته سرامیک های فوق دمای بالا (UHTC) قرار می‌گیرد.

2. معمولاً به کاربید [[تنگستن]] و [[کبالت]] در حین فرآیند سایش مکانیکی اضافه می‌شود تا خواص فیزیکی ساختار زینتر را بهبود ببخشد. همچنین نقش ممانعت کننده در مقابل رشد دانه برای جلوگیری از تشکیل دانه های بزرگ را بازی می کند از این رو باعث تولید ماده با سختی بهینه می شود.

3. به عنوان پوششی برای قالب های فولادی در فرایند قالب تزریقی آلیاژهای [[آلومینیوم]] استفاده می شود.

4. تانتال کاربید در تولید ابزار تیز با مقاومت مکانیکی و سختی فوق‌العاده و برای تیغه‌های برش در ابزار برش استفاده می‌شود.

5. در سیستم حفاظت حرارتی در وسایل نقلیه با سرعت بالا یا صنایع [[هوافضا]] و به عنوان محفظه سوخت در محیط‌های فوق حرارتی در [[راکتورهای هسته ای]] استفاده می شود.

6. از موارد دیگر به تسلیحات ضدگلوله، باتری‌ها، اجزای الکترونیکی و تجهیزات شیمیایی می‌توان اشاره کرد.

7. افزودن تانتال کاربید به مواد کامپوزیتی کربن کربن منجر به کاهش شرایط [[انبساط حرارتی]] شده و باعث افزایش مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت سایشی فلزات دیرگداز می‌شود.

==  آماده سازی ==
پودرها و ویسکرهای کاربید تانتالوم به روش‌های احیای کربوترمال، پلاسمای حرارتی، [[سل-ژل|سل ژل]]، حرارت مایکروویو، احیای آلکالی، [[سنتز]] دمای بالای خود تکثیری (SHS) و  [[زینتر|زینتر‌]] حرارتی القایی فرکانس بالا تولید می‌شوند.<ref>{{یادکرد وب |نشانی=http://www.strongtantalum.com/ |عنوان=نسخه آرشیو شده |بازبینی=۲۲ مارس ۲۰۲۰ |archive-date=۱۹ ژانویه ۲۰۲۰ |archive-url=https://web.archive.org/web/20200119145634/http://www.strongtantalum.com/ |dead-url=yes }}</ref>

<big>در یکی از این روش ها پودرهای TaC<sub>x ترکیبات مطلوب به وسیله حرارت دهی یک مخلوط پودرهای تانتالوم و گرافیت در خلاء  یا اتمسفر گاز خنثی (آرگون) ساخته می شوند.این حرارت در یک دمای حدود 2000 با استفاده از کوره یا یک سیستم ذوب قوس ایجاد می شود.</sub></big><ref name=":0">Lonnberg, B; Lundstrom, T; Tellgren, R (1986). "A neutron powder diffraction study of Ta2C and W2C". ''Journal of the Less Common Metals''. '''120''' (2): 239–245. doi:10.1016/0022-5088(86)90648-X</ref><ref>Rudy, Erwin; Brukl, C. E.; Windisch, Stephan (1968). "Constitution of Ternary Ta-Mo-C Alloys". ''Journal of the American Ceramic Society''. '''51''' (5): 239–250. doi:10.1111/j.1151-2916.1968.tb13850.x.</ref><big><sub>یک روش متداول فرآیند احیاء (Reduction) تانتالوم پنتوکسید به وسیله کربن در اتمسفر خلاء یا هیدروژن در دمای 1500 تا 1700 است. این روش برای مشاهده تانتال کاربید در 1876 استفاده می شد اما کمبودهای آن استوکیومتری محصول را کنترل می کند.</sub></big> <ref>Joly, A. (1876). "Sur les azotures et carbures de niobium et de tantale". ''Compt. Rend.''(in French). '''82''': 1195</ref>

<big>تولید TaC به طور مستقیم از عناصر به صورت عدد تکثیری (self propagation) در میان سنتز دمای بالا گزارش شده است.</big><ref>Shuck, Christopher E.; Manukyan, Khachatur V.; Rouvimov, Sergei; Rogachev, Alexander S.; Mukasyan, Alexander S. (January 2016). "Solid-flame: Experimental validation". ''Combustion and Flame''. '''163''': 487–493. doi:10.1016/j.combustflame.2015.10.025.</ref>

* [[ترکیب شیمیایی]]
* [[نام‌گذاری اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی]]

== ساختمان کریستالی ==
ترکیبات TaC<sub>x</sub> یک [[ساختار بلوری|ساختار کریستالی]] مکعبی (سنگ نمک) برای X= 0.7 _ 1.0 دارند.<ref>Lavrentyev, A; Gabrelian, B; Vorzhev, V; Nikiforov, I; Khyzhun, O; Rehr, J (2008). "Electronic structure of cubic HfxTa1–xCy carbides from X-ray spectroscopy studies and cluster self-consistent calculations". ''Journal of Alloys and Compounds''. '''462''' (1–2): 4–10. doi:10.1016/j.jallcom.2007.08.01</ref> پارامتر شبکه با  X افزایش پیدا می‌کند.<ref name=":1">Valvoda, V. (1981). "X-ray diffraction study of Debye temperature and charge distribution in tantalum monocarbide". ''Physica Status Solidi A''. '''64''': 133–142. doi:10.1002/pssa.2210640114</ref>

ماده TaC<sub>0.5</sub> دو شکل کریستالی اصلی دارد. گونه پایدارتر آن یک ساختار تریگونال از نوع آنتی [[یدید]] [[کادمیم|کادمیوم]] است که در دمای بالای ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد به هگزاگونال و بدون نظم بلند دامنه برای اتم های کربن، تغییر شکل می دهد.<ref name=":0" />
{| class="wikitable" style="text-align:center"
!فرمول
!ساختار
!نوع
!نماد پیرسون
![[:en:Space group|Space group]]
!شماره
!''Z''
!چگالی (g/cm<sup>3</sup>)
!(a (nm
!(c (nm
|-
|TaC
|Cubic
|NaCl<ref name="j3">{{cite journal|last1=Valvoda|first1=V.|year=1981|title=X-ray diffraction study of Debye temperature and charge distribution in tantalum monocarbide|journal=Physica Status Solidi A|volume=64|pages=133–142|doi=10.1002/pssa.2210640114}}</ref>
|cF8
|Fm{{overline|3}}m
|225
|4
|14.6
|0.4427
|
|-
|TaC<sub>0.75</sub>
|Trigonal<ref>{{cite journal|last1=Yvon|first1=K.|last2=Parthé|first2=E.|year=1970|title=On the crystal chemistry of the close-packed transition-metal carbides. I. The crystal structure of the [zeta]-V, Nb and Ta carbides|journal=Acta Crystallographica Section B|volume=26|issue=2|pages=149–153|doi=10.1107/S0567740870002091}}</ref>
|
|hR24
|R{{overline|3}}m
|166
|12
|15.01
|0.3116
|3
|-
|TaC<sub>0.5</sub>
|Trigonal<ref>{{cite journal|last1=Bowman|first1=A. L.|last2=Wallace|first2=T. C.|last3=Yarnell|first3=J. L.|last4=Wenzel|first4=R. G.|last5=Storms|first5=E. K.|year=1965|title=The crystal structures of V2C and Ta2C|journal=Acta Crystallographica|volume=19|pages=6–9|doi=10.1107/S0365110X65002670}}</ref>
|anti-CdI<sub>2</sub>
|hP3
|P{{overline|3}}m1
|164
|1
|15.08
|0.3103
|0.4938
|-
|TaC<sub>0.5</sub>
|Hexagonal<ref name="j2">{{cite journal|last1=Rudy|first1=Erwin|last2=Brukl|first2=C. E.|last3=Windisch|first3=Stephan|year=1968|title=Constitution of Ternary Ta-Mo-C Alloys|journal=Journal of the American Ceramic Society|volume=51|issue=5|pages=239–250|doi=10.1111/j.1151-2916.1968.tb13850.x}}</ref>
|
|hP4
|P6<sub>3</sub>/mmc
|194
|2
|15.03
|0.3105
|0.4935
|}
(در جدول )  Z تعداد واحدهای فرمول بر هر سلول واحد است. <math>\rho</math> چگالی محاسبه شده از پارامتر شبکه است.
[[پرونده:Β-Ta2C-bas.png|بندانگشتی|β-TaC<sub>0.5 با سلول واحد؛ رنگ آبی تانتالوم است.</sub>]]

== خواص ==
پیوند بین اتمهای تانتالوم و کربن در تانتال کاربید یک مخلوط پیچیده از تلفیق یونی، فلزی و کوالانت است و به خاطر جزء کووالانت قوی این کاربیدها موادی بسیار سخت و ترد هستند.برای مثال، TaC میکروسختی  1600 _ 2000&nbsp;kg/mm² <ref>Kurt H. Stern (1996). Metallurgical and Ceramic Protective Coatings. Chapman & Hall.</ref> معادل با 9 mohs  (فقط الماس از آن سخت تر است) و [[مدول الاستیک]]  285 GPa دارد ، در جایی که این مقادیر برای خود تانتالوم  110&nbsp;kg/mm² و 186 GPa است.<ref>{{یادکرد وب|نویسنده=|کد زبان=|تاریخ=|وبگاه=|نشانی=https://books.google.com/books?id=0N-3d-LfiWEC&pg=PA29|عنوان=The chemistry of transition metal carbides and nitrides}}</ref>

سختی، تنش تسلیم و [[تنش برشی]] با مقدار کربن در TaCx افزایش می یابد. کاربردهای تانتالوم رسانایی الکتریکی فلزی دارند که هر دوی آنها به بزرگی مقدار و دما بستگی دارند. TaC یک [[ابررسانایی|ابر رسانا]] با دمای انتقال نسبتاً بالای  T<sub>c</sub>=10.35 K است.<ref name=":1" />

بیشترین مقاومت دیرگدازی برای تانتال کاربید  است.

تنها ماده‌ای است که خواص مکانیکی مشخصی را در دمای ۲۹۰۰ درجه سانتی‌گراد تا ۳۲۰۰ درجه  سانتی گراد نگه می دارد و باقی می ماند، با این وجود نقص آن حساسیت زیاد به شوک حرارتی، رسانایی حرارتی پایین و ضریب انبساط حرارتی بالای آن است که باعث محدود شدن در استفاده های هوا فضا شده است.

== منابع ==
{{پانویس}}

* {{یادکرد وب|نویسنده = |نشانی =http://goldbook.iupac.org/ |عنوان =IUPAC GOLD BOOK | ناشر = |تاریخ = |تاریخ بازدید =۱۸ مارس ۲۰۱۲}}
{{ترکیبات تانتال}}

[[رده:ترکیب‌های تانتالم]]
[[رده:دیرگدازها]]
[[رده:کاربیدها]]
[[رده:کانی‌های عناصر آزاد]]
[[رده:مواد ابرسخت]]
[[رده:خواص مواد پیشرفته]]
[[رده:سرامیک]]
{{DEFAULTSORT:تانتال_کاربید}}
[[رده:ساختار بلوری سنگ نمک]]