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碳化鈮,NbC

碳化鈮,NbC

  • 所屬分類:碳化鈦鋯鉿等
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  • 發布日期:2020-08-29 15:15:10
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中文名 碳化鈮

外文名 Niobium carbide

CAS 12069-94-2

EINECS 235-117-8

物化性質

碳化鈮為綠色立方結晶,有金屬光澤,屬氯化鈉型立方晶系。

相對密度8.47,晶格常數a=0.447nm,

熔點3500℃。顯微硬度>23.5 Gpa(>2400 kg/mm2),比剛玉還硬。彈性模量338000 N/mm2,

熱膨脹系數6.65×10^(-6)/K,熱導率14 w/(m·K),生成熱-140.7 kJ/mol,比熱容36.8 J/(mol·K),電阻率35μΩ·cm。不溶于冷熱鹽酸、硫酸、硝酸,溶于熱的氫氟酸和硝酸的混合溶液。在1000~1100℃下穩定,在1100℃以上則迅速氧化成五氧化鈮。碳化鈮易熔于碳化鈦、碳化鋯、碳化鎢等化合物中,并一起生成類質同晶固溶混合物。熔點:3500℃,密度:7.6g/cm3(25℃)

用途

作為碳化物硬質合金添加劑,它是三元、四元碳化物固溶物組分,如WC-NbC-C三元系等。也可作紫色人造寶石。以它為基的多元碳化物,如NbC-WC-C三元系統,作為噴管喉襯材料,可用于宇航碳化鈮(NbC)為綠色立方結晶,有金屬光澤,屬氯化鈉型立方晶系。是一種高熔點、高硬度材料,廣泛用于難熔高溫材料和硬質合金添加劑。作為碳化物硬質合金添加劑,是三元、四元碳化物固溶物的組分,如WC-NbC-C三元系等。也可作紫色人造寶石。碳化鈮化學穩定性好,高溫性能好。不溶于冷熱鹽酸、硫酸、硝酸,溶于熱的氫氟酸和硝酸的混合溶液;熔于碳化鈦、碳化鋯、碳化鎢等化合物中,并一起生成類質同晶固溶混合物。在1000-1100℃下穩定,在1100℃以上則迅速氧化成五氧化鈮。一般用外紙箱內塑料瓶或鋁箔袋包裝。

(2)產品用途:

①在復合材料中的應用:

復相陶瓷:作為復相陶瓷材料的原料之一,碳化鈮所制成的復相陶瓷材料以其高硬度、高熔點、優良的化學穩定性和導電性,常被應用于耐磨部件、切削刀具和電極等領域。

硬質合金:不但可作為硬質合金晶粒生長的抑制劑,而且能與其他碳化物一起形成除WC和Co之外的第三彌散相,顯著提高硬質合金的熱硬度及抗熱沖擊、抗熱壓、抗氧化的能力。碳化鈮由于具有提高合金的硬度,改善合金的斷裂韌性等優點,故可用來制備切削性能優異的硬質合金刀具材料。此外,碳化鈮還可以加工成紫色人造寶石

堆焊焊條:堅硬的碳化鈮硬質相進入堆焊層組織中,使焊層具備了較好的耐磨骨架,耐磨性大大提高。這種焊條堆焊的耐磨合金,其耐磨性比淬火45號鋼(HRC50)高1.2-1.8倍,比Fe-Cr-C-B型耐磨合金高2.4-3.6倍。同時,耐磨堆焊層施焊時無需預熱,可在工件表面堆焊,表面產生的細小裂紋能夠釋放堆焊層應力且不會向母材內擴散。此外,鋼鐵強化相在煉鋼的過程中加入微量的碳化鈮,可達到沉淀強化和細晶強化的效果,從而提高鋼材的綜合機械性能。

宇航部件:用作渦輪轉子、燃氣舵、葉片、發動機噴管內襯以及核反應堆的結構件等許多航天設備的零部件的制備材料。

②在涂層材料中的應用:

模具鋼表面涂層:碳化鈮作為金屬碳化物,具有很高的硬度、耐熱強度 和耐磨性。因此將其涂在鋼材表明可以提高模具表面耐磨性。

金屬工件涂層:在金屬工件基體表面復合碳化鈮層,使其表面硬度大大提高,可達到HV2800以上,同時提高了工件的工作溫度和組織致密度,從而延長其使用壽命。通過化學液相沉積處理可在鑄鐵活塞環表面實現碳化鈮鍍層,此鍍層與基材結合牢固;這種鍍層活塞環既具有良好的口袋形儲油構造,又兼具高硬度的優點,可顯著降低無潤滑介質及柴機油潤滑時的滑動摩擦系數,大大提高其耐磨性,同時可降低柴油機的摩擦損失,改善柴油機性能。

其他碳化鈮涂層:航天器高溫部件采用碳化鈮涂層,可使其使用壽命顯著提高。在電子工業方面,電子發射管的中間層材料采用超細含鈷碳化鈮,對提高柵極表面的輻射率、降低柵極溫度和減少柵極熱發射均有顯著作用,從而延長電子發射管的壽命。

③在金屬鈮生產中的應用:我國主要采用間接還原法生產金屬鈮,先將產出的碳化鈮用作還原劑,與五氧化二鈮作用生成粗金屬鈮,再進行精煉制成純度較高的金屬鈮。除此之外,碳化鈮還可直接還原五氧化二鈮而生成純金屬鈮。

重點國家及地區市場分析:

歐美:目前,歐美國家(包括西歐、北美、南美等)國家的碳化鈮行業已經進入快速發展后期或成熟初期,特別是美國、巴西、德國、英國、瑞士、加拿大等地區的碳化鈮行業逐漸成熟,產品質量較高,供給充足或過剩,市場需求逐漸飽和或下降,整個產業處于高度競爭態勢。

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