Materiale naturale sintetice anorganice si organice



Yüklə 445 b.
tarix31.10.2017
ölçüsü445 b.



Materiale naturale sintetice anorganice si organice

  • .

  • Materiale naturale anorganice nemetalice sunt materialele ceramice clasice, traditionale=,,materiale de generatia intai’’

  • , materiale compozite ,,materiale de generatia a doua ‘’.

  • Materialelor ,,de generatia a treia’’, =materiale avansate, (materialele cu memoria formei , materiale inteligente, aliaje amorfe

  • ,,Matriale de generatia patru’’ sunt materialele ceramice electrice si magnetice speciale.

  • materialele pirolitice=sunt materiale anizotrope, pentru care valoarea numerica a unei proprietati de ex. conductivitatea termica si electrica, tensiunea superficiala, modul de elasticitate depind de directia pe care se face masuratoarea (perpendicular sau de-a lungul planurilor reticulare.).sunt utilizate pentru conditii speciale de lucru –temperaturi in stare solida formeaza retele cristaline ionice. ( aplicatii in tehnica nucleara, aerospatiale, etc



Ceramice

  • Keramos=pamant ars

  • Sunt nemetale, au legaturi covalente si structura amorfa si cristalina

  • Sunt obtinute prin topire sau sinterizare la temperaturi ridicate

  • Sunt: - alcatuite din atomi usori (C, Si, Al, O)

  • Au puncte de topire ridicate (1580 refractare si peste 1750 inalt refractare)

  • Duritate ridicata (clasa abrazive, policristaline cu rezistenta mica)

  • Modulul Young este mai mare dacat al metalelor, modulul specific este foarte inalt, au densitate mica)

  • Dilatare termica mica (poate fi negativa)

  • Izolatori electrici la temperaturi normale si ridicate (creste cu adaos de cationi)

  • Proprietati optice speciale (birefringenta)

  • Porozitate mare.



Substante monoatomice: C ,Si

  • Substante monoatomice: C ,Si

  • Siliciul , compusi de siliciu si produse pe baza lor

  • Siliciul elementul chimic dupa oxigen cel mai raspandit in natura.:se gaseste in natura combinat cu oxigenul in dioxid si silicati. cristalizeaza in sistemul cubic; fiecare atom de Si este inconjurat tetraedric de alti 4 atomi de Si, la distanta interatomica de 2,34 Ǻ.

  • Si pentru metalurgie se obtine din cuart sau nisip cuartos, care se amesteca cu cocs in cuptoare electrice cu electrozi de grafit, unde are loc reactia de reducere la T ridicate conform reactiei:

  • SiO2 + 2C→ Si +2 CO.

  • Si de inalta puritate (impuritati sub 10-9atomi%) folosit in electrotehnica si electronica ca semiconductor in circuite integrate, la baterii solare,, se obtine din SiCl4 sau triclor-silan HSiCl3., compusi lichizi, cu puncte de fierbere scazute,care se purifica prin distilare fractionata, se reduc cu hidrogen la trecerea prin tuburi incalzite sau pe filament metalic conform reactiei:

  • SiCl4 +2H2 → Si + 4HCl la 8000C



Bioxidul de siliciu denumit si silicea SiO2 este raspandit mult in natura in stare pura cit si ca component al silicatilor si aluminosilicatilor din roci mica, argile, feldspati, dolomita.

  • Bioxidul de siliciu denumit si silicea SiO2 este raspandit mult in natura in stare pura cit si ca component al silicatilor si aluminosilicatilor din roci mica, argile, feldspati, dolomita.

  • Bioxidul de siliciu exista in trei forme cristaline polimorfe: cuart, tridimita si cristobalitul, precum si in diferite forme amorfe sau microcristaline.



Bioxidul de siliciu prezinta urmatoarele proprietati fizice diferentiate

  • Proprietate fizica SiO2 cristalin amorf

  • T de topire(0C) 1550 1800 Densitate (g/cm3) 2,65 2,19 Duritate Mhos 7 5,5 Constanta dielectrica 4,55 3,81 Rigiditate electrica (mV/cm) 6,7 5,4

  • Cuartul este o substanta optic activa: levogir si dextrogir

  • Cuartul este piezoelectric, astfel ca o lama de cuart cu fete plane si paralele taiate intr-un anumit mod atunci cind este supusa unui cimp electric perpendicular pe fetele ei , se dilata sau se contracta in aceasta directie



Materialele ceramice tehnice, avansate pe baza de Si Sticlele si produsele din sticla.

  • Sticla = amestec SiO2 si silicatii metale sub forma de topitura racita brusc dela T topire, fiind solide amorfe la T joasa si avind R mecanica si duritate mare cu coeficient de dilatare mic. Prin incalzire se inmoaie, ceea ce permite prelucrarea ei prin suflare, presare sau turnare.

  • densitati variabile intre 2,2 si 6,5 g/cm3 in functie de compozitia

  • rezistenta la compresiune si elasticitate buna si rezistenta la intindere si incovoiere scazuta .

  • Sortimente : oxidice sunt: sticla de Na 6SiO2.CaO. Na2O (geamuri) sticla de K, 6SiO2.CaO. K2O este mai rezistenta la variatii de T sticla de K si Pb 6SiO2.PbO. K2O caracterizata de proprietati de refractie bune si densitate mare.

  • Sticla A, obisnuita, (geamuri) rezista la acizi dar este sensibila la actiunea apei, iar propr.dielectrice nu sunt favorabile.

  • Sticla C are o rezistenta chimica foarte buna in medii agresive. Sticle de tip D cu compozitie 23% B2O3 si 73%SiO2. sticla se tip E cu borosilicati 55.% SiO2, 18,7% Na2O, 14,8 %Al2O3, 7,3% B2O3, au rezistenta termica mare si propritati electrice.(ct. dielectrica 3,85). SticleleS si R sunt sticle pe baza de silicati de Al si Mg cu R mecanica mare si stabilitate la umiditate.

  • Prin adaugarea unor oxizi metalici de Fe, Co, Cr, Cu care formeaza silicati colorati se obtin sticle colorate.



Sticlele speciale

  • cu proprietati mecanice si chimice imbunatatite se folosesc ca ;

  • izolatori de inalta tensiune sau pentru telecomunicatii,

  • fibre pentru izolarea conductorilor metalic,

  • la fabricarea tesaturilor de sticla si a hartiei de sticla,

  • ca dielectric pentru condensatoare,

  • la fabricarea lampilor pentru iluminat,

  • a tuburilor pentru descarcari in gaze, care se foloseste in instalatii de laborator.



Fibrele de sticla

  • se obtin din sticla topita trecuta prin orificii foarte mici (0,003-0,020 mm) si au lungimi foarte variabile; au proprietati mecanice cu atit mai bune cu cit sunt mai subtiri.

  • Au proprietati mecanice termoizolante si electroizolante superioare sticlelor oxidice sau speciale.

  • sunt total nehigroscopice, neinflamabile, termostabile (se utilizeaza pana la 400-5000C)

  • Sunt deosebit de rezistente chimic.

  • Se fabrica din sticle oxidice alcaline si nealcaline si se livreaza sub forma de fire rasucite, snur, panza de sticla, vata de sticla.

  • Fibrele de sticla au fost folosite pentru obtinerea primelor materiale compozite ranforsate cu fibre.



Sisteme de oxizi ceramici si materiale ceramice oxidice

  • Caracteristicile generale ale oxizilor ceramici

  • Oxizii ceramici sunt oxizi cu structuri cristaline;

  • au proprietati mecanice si electrice foarte bune;

  • conductivitate electrica ridicata

  • stabilitate fizico-chimica la temperaturi ridicate.

  • Oxizii ceramici, se obtin din oxizi in stare amorfa, in cuptoare electrice, la T mari, cind oxizii amorfi sublimeaza si apoi trec prin racire controlata in structuri cristaline cu proprietati deosebit de bune.

  • Caracterul legaturii unui metal cu oxigenul variaza de la legatura ionica la legatura covalenta in functie de natura metalului.



Clasificare oxizi ceramici

  • structural oxizii ceramici sunt impartiti in oxizi ionici MgO, Al2O3, Cr2O3 oxizi covalenti simpli TiO2, ZrO2, si oxizi cu structura de macromolecula.

  • Oxizii ceramici sunt folositi in tehnologii la T ridicate in diferite medii si este important de stiut conditiile de stabilitate termodinmica:

  • caldura de formare ∆H , entropia de formare ∆S si entalpia libera ∆G, T topire sau sublimare care arata taria energiei de retea precum si densitatea care este legata de factorul de impachetare =Va/Vcelula (Va volumul atomilor din celula elementara; Vcelula = volumul celulei elementare



Oxizi ceramici

  • (BeO) oxid cu retea covalenta, prezinta 2 forme cristaline cu punct de transformare la 8000C ; folosit ca oxid de adaos

  • MgO. Obtinere Mg +1/2O2 MgO

  • Mg(OH)2 MgO + H2O

  • MgCO3 → MgO+CO2 si MgSO4 →MgO+SO3

  • Proprietati, utilizari : Calcinat la rosu-alb pulberea devine compacta. Calcinata pana la inceput de topire (sinterizare) serveste la fabricarea de caramizi refractare. Pulberea alba incalzita in cuptor electric, sublimeaza si se separa in stare cristalina pura cu un inalt grad de simetrie.

  • cristalizeaza in retea cubica de tipul NaCl, are temperatura de topire 26420C si densitatea d=3,58g/cm2.

  • este izolator la temperatura obisnuita, iar la temperaturi mai mari de10000C conductivitatea electrica creste foarte mult.

  • cristalizat nu reactioneaza cu apa si cu acizii.

  • MgO este utilizat la fabricarea caramizilor refractare necesare pentru a captusi anumite cuptoare in industria metalurgica.



Oxidul de aluminiu Al2O3 (alumina) si alumina sintetica.

  • exista in doua forme cristaline α si γ, prima fiind cea mai stabila. Corindonul sau α Al2O3 se gaseste in natura sub forma de cristale hexagonale, incolore sau galbui datorita prezentei unor impuritati de oxizi.

  • Safirul =corindon albastru , cu un continut mic Ti;

  • rubinul este corindon rosu datorita cantitatii mici de Cr.

  • Alumina sintetica (electrocorindonul) este inerta chimic, nu se dizolva in apa sau acizi minerali.

  • Are un coeficient de dilatare mic,

  • rezistenta la uzura, proprietati mecanice foarte bune.

  • Este transparenta, cu indice de refractie n=1,789 si constanta dielectrica mica de 7,5.



Materiale de taiere albe

  • se caracterizeaza prin faptul ca pot fi utilizate in procesele de taiere ce folosesc ca lichid de racire apa.

  • alumina topita alba 98,5-99,5% Al2O3,

  • alumina tehnica care contine 94-96% Al2O3 restul oxizi de Ti, Zr, Si si putin oxizi Fe,Ca si Mg

  • alumina folosita pentru prelucrarea otelurilor inoxidabile 96% Al2O3 , 2%SiO2, 2%TiO2.

  • Materialele abrazive pe baza de alumina se folosesc sub forma de granule sau pulbere inglobata intr-un material de legare.

  • Fibrele sunt folosite ca material de ranforsare in materiale compozite



Carbonul si formele sale alotropice

  • Diamantul-retea cubica, unghiul de valenta este de 109°28’ (structura compacta, foarte dur) fiecare atom de carbon este legat de alti patru atomi de carbon dispusi tetraedric si astfel intregul cristal poate fi asemanat cu o macromolecula de atomi identici, de carbon.  scule diamantate (hibridizare sp3)

  • Transparenta totala a diamantului fata de lumina vizibila si ultravioleta se explica prin faptul ca aceste radiatii nu pot excita electronii legaturii C-C din retea.

  • Structura diamantului este foarte compacta, factorul de impachetare este egal cu unitatea si prezinta o simetrie inalta. Rezultatul este ca temperatura de vaporizare a diamantului este foarte mare 40000C,



Diamantul sintetic

  • nevoia de scule diamantate a impus realizarea procedeelor de obtinere pe cale sintetica a diamantelor.

  • Sinteza diamantului se realizeaza prin diferite procedee toate avand la baza presarea grafitului pur 99,8% la presiuni foarte mari de 120 kbari siT pana la 30000C in atmosfera controlata.

  • Granulele sintetice de diamant, in general nu depasesc 0,25 mm, au o culoare de la verde deschis la cenusiu inchis si sunt mult mai casante decit cele naturale, iar suprafata lor este mult mai rugoasa, ceea ce favorizeaza fixarea in liant in cazul sculelor de diamant inglobat cum ar fi discuri, creioane de rectificat etc.

  • fragilitatea mai mare a diamantului sintetic mareste putera abraziva a discurilor de rectificat prin inlocuirea muchiilor uzate cu altele noi obtinute prin sfaramarea granulelor sub actiunea fortelor ce iau nastere in procesul de aschiere proces numit autoascutirea sculelor abrazive.



Grafitul

  • -retea hexagonala, unghiul de valenta este de 120°(hibridizare sp2), are un orbital liber, legaturi puternice in plan, legaturi slabe intre plane; este foarte moale  aplicatii: electrod inert, semiconductor, se topeste la temp foarte mari.

  • proprietatile grafitului sunt consecinta acestei structuri si a celor doua tipuri de legaturi chimice: covalenta si van der Waals.

  • Mobilitatea electronilor din planurile reticulare, datorata legaturilor delocalizate, explica conductivitatea sa electrica si termica in aceasta directie orizontala (in directia orizontala a planurilor reticulare conductibilitatea electrica a grafitului este de o mie de ori mai mare decit in directia perpendiculara, iar cea termica este aproape egala cu cea a cuprului).

  • Grafitul prezinta si o anizotropie mecanica, datorita proprietatii lui de a cliva usor, dupa o directie paralela cu aceea a planurilor reticulare, in timp ce in directia perpendiculara pe aceste planuri manifesta o rezistenta comparabila cu a diamantului.

  • Grafitul are un factor de impachetare mic de 0.36 si o duritate mica.



Carbon pirolitic

  • - structura turbostatica, columnara si lamelara; se obtine prin piroliza hidrocarburilor; este bine tolerat de catre organism (biomaterial).

  • Grafitul pirolitic se obtine din grafit natural la temperaturi si presiuni mari, cand are loc o reorientare a cristalelor cu straturi preferential orientate in coformitate cu proprietatile mecanice dorite. Exista carbon pirolitic laminar cu coeficient de elasticitate ridicat, tenacitate inalta si deformare la fracturare redusa si carbon pirolitic izotrop cu o mare rezistenta mecanica si o deformare la fracturare ridicata find cel mai util in aplicatii tehnologice.

  • Grafitul se foloseste ca material pentru electrozi si material refractar pentru matrite in metalurgie. In ultimii ani este folosit ca materie prima pentru obtinerea fibrelor de grafit.



Whiskere, fibre de grafit si carbon

  • sunt forme ale grafitului respectiv carbonului sintetic pirolitic de inalta puritate cu o structura ce se desfasoara in mod continuu in directia lungimii sale posedand proprietati mecanice superioare. Tehnologia de obtinere a fibrelor de carbon consta in vaporizare in arc electric a carbonului la 36000C si o presiune de 90 at. in atmosfera de argon .

  • Whiskere din grafit se obtin din macromolecule organice celuloza, acrilonitrili, acrili, De ex. prin piroliza celulozei are loc reactia:

  • ( C6H10O5)n→ 6nC +5n H2O

  • In urma aplicarii simultane a unor tratamente termice si mecanice se ajunge la realizarea unor fibre, benzi sau paturi cu cristale orientate preferential.

  • Prin conditii de lucru diferite se obtin fibre cristaline de grafit (de maximum 15%) si fibre sticloase de carbon cu grad de cristalinitate zero. Whiskerele si fibrele de grafit policristalin se remarca prin proprietati fizico-mecanice deosebite.



Proprietati

  • Fibrele de grafit au o structura diferita de cea a grafitului. In fibrele de carbon planurile paralele si succesive sunt putin deplasate, distanta sintre straturile suprapuse este mai mare de 3,4Å, iar orientarea straturilor este paralela cu axa fibrei intr-o masura mai mica sau mai mare. Cu cit gradul de orientare a planurilor hexagonale va fi mai mare cu atit performantele mecanice vor fi mai bune.

  • Datorita rezistentei la tractiune, a stabilitatii lor termice, a rezistentei la socuri termice si la abraziune, fibrele de carbon si grafit sunt utilizate in materiale compozite ce au matricea din material plastic. Compozitele armate cu fibre whisker de carbon si grafit sunt utilizate in mod deosebit, in constructii de elemente de ajutaje de reactie ale motoarelor turboreactoare si rachetelor cu propergoli solizi. In aceste conducte materialele compozite suporta temperaturi de 30000C, fara a-si pierde proprietatile fizico-mecanice initiale.



Carburi

  • Carburi refractare (metalice si covalente)-materialele neoxidice folosite ca materiale dure si extradure utilizate pentru scule de taiere si aschiere , utilaje, aparate si instrumente de masura si control.

  • Tinand seama de natura legaturii chimice precum si de proprietatile fizico-chimice ale acestora carburile pot fi:

  • Ionice sunt carburile elementelor din grupa I, II, si lantanide,

  • Carburi interstitiale, de mare interes pentru sistemele tehnologice, sunt carburi metalice conductoare ex.: Ti, Zr, Hf (grupa 4), V, Nb, Ta (grupa5b), Cr, Mo,W,(grupa6)

  • Carburi covalente sunt carburi de beriliu (BeC2), de bor (B4C), de siliciu ( SiC.)



Carburi metalice

  • In carburile metalice atomii de carbon difuzeaza in golurile retelei metalice, care ramane neschimbata, dar cu distante interatomice usor marite. Acest lucru determina nestoicheometria lor. Carburile metalice apartin tipurilor de carburi cu formula MC unde M este Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo,W.

  • Principalele matode de obtinere a carburilor metalice sunt :

  • Sinteza directa din elemente la temperaturi ridicate 1600-20000C in atmosfera inerta

  • M+C→MC unde M este Ti, Zr,V,Cr, Mo, W

  • Carburarea metalului in prezenta CO sau a unei hidrocarburi potrivite

  • 2CO ↔ CO2 +C sau CH4↔C +2H2

  • Reducerea oxizilor metalici cu carbune , la temperaturi inalte

  • MO + 2C → MC + CO unde M este Ti, Zr, Hf, V, Nb,Cr

  • Disociera termica a halogenurilor metalice in atmosfera de CO si H2

  • MCl4 +CO + 3H2 → MC +H2O + 4HCl



La temperatura obisnuita carburile metalice sunt stabile fata de oxigen, insa odata cu cresterea temperaturii atacul chimic se intensifica, ducand la transformarea treptata a carburilor metalice in oxid metalic solid si oxid de carbon in stare de gaz.

  • La temperatura obisnuita carburile metalice sunt stabile fata de oxigen, insa odata cu cresterea temperaturii atacul chimic se intensifica, ducand la transformarea treptata a carburilor metalice in oxid metalic solid si oxid de carbon in stare de gaz.

  • Temperaturile de oxidare intensa a carburilor refractare sunt situate sub temperaturile de topire in jur de 650oC, iar performantele lor ca materiale dure si rezistente la temperaturi ridicate se pot valorifica numai sub vid sau in atmosfera protectoare. Calitatile protectoare ale pelicolelor de oxizi formate prin oxidare depind de Tde topire a oxidului, de aderenta si compactitatea oxizilor, de capacitatea lor de a permite difuzia de oxigen.

  • Stabilitatea chimica imparte carburile metalice in carburi care nu se descompun in prezenta apei si carburi care se descompun in reactia cu apa. Stabilitate chimica a carburilor de V, Nb, Ta este mai mare decit cea a celor de Ti, Zr, Hf, Cr, Mo,W datorita lipsei de electroni delocalizati.



Proprietatile carburilor metalice

  • Densitate mare ,care ajunge pana la 15 g/cm3;

  • Duritatea scade cu cresterea temperaturii (la temperatura mediului ambiant ajunge la duritate 9 in scala Mhos.)

  • Modulul de elesticitate la carburile metalice este de 3-3,5 ori mai mic in raport cu al otelurilor (5,105- 5,3105 N/mm2 ).

  • Carburile metalice se comporta foarte bine la rezistenta la tractiune, compresiune, incovoiere, forfecare, vibratii, etc.

  • Rezistenta buna la soc termic. Dilatarea termica a carburilor metalice este de 2-2,2 ori mai mica decit al otelurilor.

  • Rezistenta scazuta la oxidare in aer la temperaturi ridicate.



Exemple de carburi metalice

  • Carbura de titan TiC este formata din doua faze: o solutie solida interstitiala TiC hexagonala formata din αTi cu carbon si o faza cubica de tipul NaCl cu un domeniu larg de omogenitate.

  • Este de culoare cenusie-neagra, are luciu metalic, este foarte dura (9,5 pe scala Mohs). Are temperatura de topire 31370C. Este stabila chimic in aer pana la temperaturea de 8000C. Carbura de titan este rezistenta la actiunea acizilor si bazelor, este atacata de apa regala si acid florhidric. TiC are si proprietati refractare.

  • TiC este folosita la obtinerea unor materiale de sinterizare. Din sinterizarea carburii de titan cu metale Ni sau Mo sau cu carbura de wolfram se obtin materiale supra dure pentru scule de taiere a metalelor .



Carbura de wolfram WC se prezinta sub forma de doua combinatii: W2C (3,16%C) care se topeste la 27300C si WC (6,12%C) care incepe sa se topeasca sub 26000C separind grafit si o faza lichida bogata in wolfram. Alaturi de metodele generale de obtinere a carburilor metalice, carbura de wolfram, WC, se obtine prin piroliza carbonilului de wolfram W(CO)6

  • Carbura de wolfram WC se prezinta sub forma de doua combinatii: W2C (3,16%C) care se topeste la 27300C si WC (6,12%C) care incepe sa se topeasca sub 26000C separind grafit si o faza lichida bogata in wolfram. Alaturi de metodele generale de obtinere a carburilor metalice, carbura de wolfram, WC, se obtine prin piroliza carbonilului de wolfram W(CO)6

  • WC se prezinta sub forma de pulbere cristalina cenusie albastra, cristalizeaza in sistem hexagonal. Are temperatura de topire 26000C. Este rezistenta la actiunea acizilor.

  • Reactioneaza la cald cu diversi oxizi metalici formind carburi ternare sau formeaza solutii solide cu TiC. Reactioneaza cu oxigenul din aer la 6000C formand oxizi. WC formeaza solutii solide cu TiC, siTaC.

  • WC este constituentul principal al aliajelor dure refractare folosite in prelucrarea prin aschiere a metalelor neferoase



Carburi covalente (nemetalice)

  • Carbura de siliciu sau carborundul CSi si carbura de bor B4C. Aceste carburi au structura diamantului, sunt materiale refractare, izolatori electrici, au duritati foarte mari si o mare stabilitate chimica. Carbura de siliciu (carborund) Csi se poate prepara la temperaturi ridicate direct din elemente :

  • Si +C→SiC

  • Se obtine prin incalzirea unui amestec de cuart (SiO2) si cocs (C) in cuptorul electric cu electrozi de carbune la 20000C conform reactiei globale de reducere:

  • SiO2+3C→SiC+2CO

  • ce are loc in mai multe etape :

  • SiO2+C →SiO+CO

  • SiO+C → Si+CO

  • Si+C→ SiC



Carbura de bor B4C

  • Se obtine prin reducerea oxidului de bor B2O3 cu carbune in cuptor electric:

  • 2B2O3+7C→B4C+6CO

  • sau din acid boric la temperaturi inalte tot printr-o reactie de reducere cu carbonul

  • 4H3BO3+7C→ B4C+6CO+6H20.

  • Carbura de bor are o structura in care atomii de carbon se gasesc in catene lineare de cite trei atomi, iar atomii de bor sunt dispusi in virfurile unui icosaedru B12 ( icosaedru este un poliedru regulat cu 20 fete triungiulare si cu 12 colturi). Aceste unitati structurale C3 si B12 sunt asezate intr-o retea asemanatoare de NaCl. Toate legaturile chimice intre C-C, C-B, B-B sunt legaturi covalente.

  • Substanta cu temperatura de topire ridicata de 23500C si o mare stabilitate chimica folosita ca si component principal al materialelor abrazive ( virfuri active ale sculelor de taiere sau ca parti rezistente la uzura masinilor.)

  • Piesele de B4C se obtine prin presarea pulberii fine de B4C in matrite de grafit si sinterizarea piesei la 22000C.

  • Monocristalele de carbura de bor sub forma de fibre (whiskers) sunt folosite in materiale compozite.



Nitruri refractare

  • nitruri metalice;

  • Nitruri nemetalice;

  • Datorita umplerii diferite a golurilor din reteaua metalica cu azot, se formeaza mai multe tipuri de nitruri interstitiale avind raportul razelor atomice rN/rM cuprins intre 0,41 si 0,59 .

  • Nitrurile metalice au o structura obtinuta din insertia atomilor de azot in reteaua cubica sau hexagonala a metalelor Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr. Nitrurile au entalpii de formare ridicate cu mult superioare celor ale carburilor corespunzatoare. Stabilitatea termodinamica a acestor nitruri este maxima la compozitie stoichiometrica si scade odata cu micsorarea continutului de azot.



Metode de obtinere a nitrurilor metalice

  • Din span metalic la 12000C in atmosfera de azot obtinuta din disocierea termica a amoniacului

  • 2NH3↔ N2+3H2 si M+1/2N→MN unde M este Ti, Zr, V

  • Reducerea oxizilor metalici cu carbune in atmosfera de azot atomic extrem de activ chimic conform reactiei:

  • MO+C+1/2N2→MN+CO

  • Disocierea vaporilor de MCl4 pe filament de wolfram incandescent in atmosfera de azot si hidrogen conform reactiei de mai jos:

  • MCl4+N+2H2 → MN+4HCl



Nitruri covalente

  • combinatii ale azotului cu metaloizi. Din punct de vedere tehnologic cele mai importante nitruri sunt citeva varietati de nitrura cubica de bor NCB ce se deosebesc prin structura si dimensiunile cristalelor si nitrura de siliciu Si3N4.

  • Nitrura de bor prezinta doua forme alotrope: una hexagonala si una cubica.

  • Nitrura de bor hexagonala prezinta o retea cristalina asemanatoare cu grafitul.

  • Nitrura de bor hexagonala se topeste la 30000C dar sublimeaza sub aceasta temperatura. Duritatea este mica si clivajul bun, la fel ca la grafit. Electronii mobili sunt mai putin delocalizati ca la grafit.



Nitrura cubica de bor NCB .

  • Nitrura cubica de bor NCB .

  • Nitrura cubica de bor se mai numeste,,diamant alb”si este un produs sintetic ce are proprietati superioare diamantului. Analogia structurala dintre reteaua cristalina a grafitului si cea a nitrurii de bor hexavalente a condus la ideea unei posibile transformari a nitrurii de bor hexagonale in nitrura de bor cu retea cristalina cubica.



Nitrura de siliciu Si3N4

  • Se obtine direct din elemente, prin incalzire la 1300-14200C a siliciului in azot.conform reactiei:

  • 3Si +2N2→ Si3N4

  • sau prin reactia de reducere a cuartului (SiO2) cu carbune in atmosfera de azot la temperaturi inalte:

  • 3 SiO2+6C+2N2→ Si3N4+6CO

  • Este o pulbere alb-cenusie microcristalina cu structura microcristalina, hexagonala, cu atomi legati prin covalente. Are densitatea 3,44g/cm3, T topire de 28000C si nu se disociaza termic nici la 3130 0C .

  • Nu conduce curentul electric. Nu este atacata de apa pina la 8000C nici de acizi sau baze. Este rezistenta la actiunea oxigenului din aer si la clor gazos.

  • Este un material nou folosit sub forma de strat subtire in tehnica electronica si sub forma de monocristale aciculare de tip whiskers in materiale compozite.





Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2019
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə