Карбиды

[carbides] — соединения углерода с электроположительными элементами, главным образом, с металлами и некоторыми неметаллами. По типу химической связи карбиды подразделяются на три основные группы: ионные (или солеобразные), ковалентные и металлоподобные. Ионные карбиды образуют сильные электроположительные металлы (I и II групп Периодической системы элементов), РЗМ и актиноиды; они содержат катионы металлов и анионы углерода. К этой группе относят также карбид алюминия (Аl₃C₄). Ковалентные карбиды, типичными представителями которых являются SiC и В₄С, представляют гигантские молекулы и отличаются высокой прочностью межатомных связей. Эти карбиды обладают высокой твердостью, химической инертностью, жаропрочностью и являются полупроводниками. Структура некоторых ковалентных карбидов (например, SiC) близка к структуре алмаза. Металлоподобные карбиды обычно построены как фазы внедрения атомов углерода в поры кристаллических решеток переходных металлов IV — VII групп Периодической системы элементов, а также Со, Ni и Fe. Природа металло-подобных карбидов как фаз внедрения обусловливает их высокую твердость и износостойкость, практическое отсутствие пластичности при обычных температурах, хрупкость и невысокие прочностные свойства. Карбиды этой группы — хорошие электропроводники, откуда и название «металлоподобные», многие из них — сверхпроводники.

Свойства некоторых ковалентных и металлоподобных карбидов

Карбид	Область однородности, ат. %	Структура	tпл, °С	γ, г/см3	Qобраз, кДж/Моль	Нμ, ГН/м2
TiC	37-50	ГЦК	3150	4,94	183,50	31
ZrC	38-50	ГЦК	3420	6,60	199,39	29
HfC	36-50	ГЦК	3700	12,65	229,90	28,5
VC	40-47	ГЦК	2850	5,50	100,74	25,5
NbC	41,2-50	ГЦК	3600	7,80	140,87	20,5
TaC	42,2-49	ГЦК	3880	14,50	142,12	16
Cr3C2	-	Ромбическая	1895	6,74	33,86	13
Mo2C	31,2-33,3	ГПУ	2580	9,06	45,98	15
W2C	29,5-33,3	ГПУ	2795	17,13	33,02	14,5
WC	Гексагональная	—	2785	15,70	38,04	18
Fe3C	—	Ромбическая	1650	7,69	22,57	10,8
SiC	—	Гексагональная	2827	3,22	66,04	33,4
B4C	17,6-29,5(мас. %)	Ромбоэдрическая	2250	2,52	57,68	49,5

Распространенные методы получения карбидов — нагревание смесей порошков металлов и угля в инертном или восстановительном газе; сплавление металлов с одновременной карбидизацией (МеО + С → МеС + СО) при температуре 1500-2000 °С и др. Для получения изделий из порошков карбида используют способы порошковой металлургии. Области применения карбидов металлов и неметаллов обширны. Из ионных карбидов важное значение в технике имеет СаС как источник ацетилена, например, для проведения сварочных работ. Широко используются ковалентные и металлоподобные карбиды. Так, тугоплавкие карбиды применяют для нагревателей электропечей сопротивления, защитных чехлов для термопар, тиглей и т.д. На основных сверхтвердых и износостойких карбидах производят металлокерамические твердые сплавы (W-Со, Ti-W), а также абразивы для шлифования (особенно SiC и В₄С). Карбидs входят в состав жаропрочных и жаростойких сплавов — керметов. Высокая химическая стойкость карбидов используется в химических и других отраслях промышленности.

Смотри также:
— карбиды в стали