जिरकोनियम कार्बाइड: Difference between revisions
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[[ zirconium ]] कार्बाइड ( | '''[[ zirconium |ज़िरकोनिय]] कार्बाइड''' (ZrC) एक अत्यधिक उच्च ताप वाला सिरेमिक पदार्थ है<ref>Measurement and theory of the hardness of transition- metal carbides , especially tantalum carbide. Schwab, G. M.; Krebs, A. Phys.-Chem. Inst., Univ. Muenchen, Munich, Fed. Rep. Ger. Planseeberichte fuer Pulvermetallurgie (1971), 19(2), 91-110</ref> व्यावसायिक रूप से उपकरण काटने के लिए टूल बिट्स में उपयोग किया जाता है यह सामान्यतः [[सिंटरिंग|निसादन]] द्वारा संसाधित किया जाता है। | ||
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यह [[ घन क्रिस्टल प्रणाली ]] | यह त्रिविमीय [[ घन क्रिस्टल प्रणाली |क्रिस्टल]] संरचना के साथ खाकी धात्विक चूर्ण के रूप में दिखाई देता है प्रायः यह अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी होता है समूह IV अंतराकाशी संक्रमण धातु कार्बाइड या [[अति उच्च तापमान सिरेमिक|अत्यधिक उच्च तापमान सिरेमिक]] (यूएचटीसी) का भी सदस्य है धात्विक बंधन की उपस्थिति के कारण ZrC में 20.5 W/m·K की तापीय चालकता और विद्युत चालकता (प्रतिरोधकता ~43 μΩ·cm) होती है, जो दोनों जिरकोनियम धातु के समान हैं जटिल सहसंयोजक Zr-C बन्ध इस पदार्थ को अपेक्षाकृत उच्च गलनांक (~3530 °C), उच्च मापांक (~440 GPa) और कठोरता (25 GPa) देता है जो ZrC में WC (15.8 g/cm<sup>3</sup>), TaC (14.5 g/cm3) या [[हेफ़नियम कार्बाइड]] (12.67 g/cm<sup>3</sup>) जैसे अन्य कार्बाइड्स की तुलना में अपेक्षाकृत कम [[घनत्व]] (6.73 g/cm<sup>3</sup>) होता है ज़िरकोनिय कार्बाइड पुनः प्रवेश वाहनों, रॉकेट/स्क्रैमजेट इंजनों या अतिध्वानिक वाहनों में उपयोग के लिए उपयुक्त प्रतीत होता है जिनमें कम घनत्व और उच्च [[तापमान]] भार वहन करने की क्षमता की महत्वपूर्ण आवश्यकताएं हैं। {{citation needed|date=May 2012}} | ||
सिरेमिक धातुओं मे अधिकांश कार्बाइड की तरह जिरकोनियम कार्बाइड उच्च तत्वानुपातकीय होते है अर्थात इसमें कार्बन रिक्तियां होती हैं लगभग ZrC-0.98 से अधिक कार्बन पदार्थ पर पदार्थ में मुक्त कार्बन होता है<ref name=baker /> और ज़िरकोनिय कार्बाइड कार्बन से धात्विक अनुपात के लिए 0.65 से 0.98 तक स्थिर होता है। | |||
समूह | समूह आईवीए धातु कार्बाइड, [[टाइटेनियम कार्बाइड]], ज़िरकोनिय कार्बाइड और [[ सिलिकन कार्बाइड |सिलिकन कार्बाइड]] व्यावहारिक रूप से प्रबल जलीय अम्लों (HCl) और प्रबल जलीय क्षारकों (NaOH) द्वारा 100' C पर भी आक्रमण के प्रति निष्क्रिय होते हैं हालाँकि ज़िरकोनिय कार्बाइड हेफ़नियम धातु के साथ प्रतिक्रिया करता है। | ||
जिरकोनियम कार्बाइड और टैंटलम कार्बाइड का मिश्रण एक महत्वपूर्ण [[तरीके से सर्मेट cermet]] | जिरकोनियम कार्बाइड और टैंटलम कार्बाइड का मिश्रण एक महत्वपूर्ण [[तरीके से सर्मेट cermet|सर्मेट]] पदार्थ है।{{citation needed|date=May 2012}} | ||
== उपयोग | == उपयोग == | ||
[[हेफ़नियम]]-मुक्त जिरकोनियम कार्बाइड और [[नाइओबियम कार्बाइड]] का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में आग रोक कोटिंग्स के रूप में किया जा सकता है। कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन और विकिरण के तहत कमजोर क्षति संवेदनशीलता के कारण, यह [[परमाणु ईंधन]] के [[यूरेनियम डाइऑक्साइड]] और [[थोरियम डाइऑक्साइड]] कणों के कोटिंग के रूप में उपयोग | [[हेफ़नियम]]-मुक्त जिरकोनियम कार्बाइड और [[नाइओबियम कार्बाइड]] का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में आग रोक कोटिंग्स के रूप में किया जा सकता है। कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन और विकिरण के तहत कमजोर क्षति संवेदनशीलता के कारण, यह [[परमाणु ईंधन]] के [[यूरेनियम डाइऑक्साइड]] और [[थोरियम डाइऑक्साइड]] कणों के कोटिंग के रूप में उपयोग करता है। कोटिंग सामान्यत द्रवित बेड रिएक्टर में थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा जमा की जाती है। इसमें ऊंचे तापमान पर उच्च उत्सर्जन और उच्च वर्तमान क्षमता भी है, जो इसे थर्मो-फोटोवोल्टिक रेडिएटर्स और फील्ड एमिटर युक्तियों और सरणियों में उपयोग के लिए एक आशाजनक पदार्थ के रूप में प्रस्तुत करता है।{{citation needed|date=May 2012}} | ||
इसका उपयोग [[अपघर्षक]] के रूप में, [[ क्लैडिंग (मेटल वर्किंग) ]] में, सिरमेट्स, गरमागरम विद्युत तंतुओं और काटने के औजारों में भी किया जाता है।{{citation needed|date=May 2012}} | इसका उपयोग [[अपघर्षक]] के रूप में, [[ क्लैडिंग (मेटल वर्किंग) |क्लैडिंग (मेटल वर्किंग)]] में, सिरमेट्स, गरमागरम विद्युत तंतुओं और काटने के औजारों में भी किया जाता है।{{citation needed|date=May 2012}} | ||
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ज़िरकोनियम कार्बाइड को कई तरीकों से गढ़ा जा सकता है। ग्रेफाइट द्वारा जिरकोनिया की कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया एक विधि है। इसका परिणाम एक पाउडर में होता है। | ज़िरकोनियम कार्बाइड को कई तरीकों से गढ़ा जा सकता है। ग्रेफाइट द्वारा जिरकोनिया की कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया एक विधि है। इसका परिणाम एक पाउडर में होता है। ZrC के पाउडर को 2000 °C से ऊपर सिंटर करके सघन ZrC बनाया जा सकता है। ZrC को गर्म दबाने से सिंटरिंग तापमान कम हो सकता है और इसके परिणामस्वरूप बारीक दाने वाले पूरी तरह से सघन ZrC के उत्पादन में मदद मिलती है। पूरी तरह से सघन ZrC का उत्पादन करने के लिए स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग का भी उपयोग किया गया है।<ref>{{cite journal|doi=10.3390/ma9070577|pmid=28773697|pmc=5456903|title=Zirconium Carbide Produced by Spark Plasma Sintering and Hot Pressing: Densification Kinetics, Grain Growth, and Thermal Properties|journal=Materials|volume=9|issue=7|pages=577|year=2016|last1=Wei|first1=Xialu|last2=Back|first2=Christina|last3=Izhvanov|first3=Oleg|last4=Haines|first4=Christopher|last5=Olevsky|first5=Eugene|bibcode=2016Mate....9..577W|doi-access=free}}</ref> | ||
ज़िरकोनियम कार्बाइड को समाधान आधारित प्रसंस्करण द्वारा भी | |||
ज़िरकोनियम कार्बाइड को समाधान आधारित प्रसंस्करण द्वारा भी बनाया जा सकता है।<ref>{{Cite journal |doi = 10.1023/B:JMSC.0000041702.76858.a7|title = समाधान-व्युत्पन्न अग्रदूतों का उपयोग करके नैनोक्रिस्टलाइन जिरकोनियम कार्बाइड और हेफ़नियम कार्बाइड पाउडर का कार्बोथर्मल कमी संश्लेषण|journal = Journal of Materials Science|volume = 39|issue = 19|pages = 6057–6066|year = 2004|last1 = Sacks|first1 = Michael D.|last2 = Wang|first2 = Chang-An|last3 = Yang|first3 = Zhaohui|last4 = Jain|first4 = Anubhav|bibcode = 2004JMatS..39.6057S|s2cid = 94979802}}</ref> यह एसिटाइलसिटोन के साथ एक धातु ऑक्साइड को रिफ्लक्सिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है। | |||
निर्माण का एक अन्य तरीका रासायनिक वाष्प जमाव है।<ref>{{cite journal|title=जिरकोनियम कार्बाइड कोटिंग्स के रासायनिक वाष्प जमाव के लिए निक्षेपण तंत्र|author1=Yiguang Wang|author2=Qiaomu Liu|author3=Jinling Liu|author4=Litong Zhang|author5=Laifei Cheng|url=https://www.researchgate.net/publication/229653039|date=January 2008|journal=Journal of the American Ceramic Society|volume=91|issue=4|pages=1249–1252|doi=10.1111/j.1551-2916.2007.02253.x|access-date=2021-12-27}}</ref> यह एक जिरकोनियम स्पंज को गर्म करके और इसके माध्यम से हलाइड गैस को पार करके प्राप्त किया जाता है। | निर्माण का एक अन्य तरीका रासायनिक वाष्प जमाव है।<ref>{{cite journal|title=जिरकोनियम कार्बाइड कोटिंग्स के रासायनिक वाष्प जमाव के लिए निक्षेपण तंत्र|author1=Yiguang Wang|author2=Qiaomu Liu|author3=Jinling Liu|author4=Litong Zhang|author5=Laifei Cheng|url=https://www.researchgate.net/publication/229653039|date=January 2008|journal=Journal of the American Ceramic Society|volume=91|issue=4|pages=1249–1252|doi=10.1111/j.1551-2916.2007.02253.x|access-date=2021-12-27}}</ref> यह एक जिरकोनियम स्पंज को गर्म करके और इसके माध्यम से हलाइड गैस को पार करके प्राप्त किया जाता है। | ||
800 | 800 डिग्री सेल्सियस से अधिक खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध ZrC के अनुप्रयोगों को सीमित करता है। ZrC के ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करने का एक तरीका कंपोजिट बनाना है। प्रस्तावित महत्वपूर्ण कंपोजिट ZrC-ZrB2 और ZrC-ZrB2-SiC कम्पोजिट हैं। ये कंपोजिट 1800 डिग्री सेल्सियस तक काम कर सकते हैं।{{citation needed|date=May 2012}} इसे बेहतर बनाने के लिए एक और तरीका है कि ट्राइसो ईंधन कणों जैसे बाधा परत के रूप में किसी अन्य पदार्थ का उपयोग किया जाए। | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
Revision as of 20:53, 2 May 2023
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| Names | |
|---|---|
| Other names
Zirconium(I) carbide
| |
| Identifiers | |
| EC Number |
|
PubChem CID
|
|
| RTECS number |
|
| UN number | 3178 |
| Properties | |
| ZrC | |
| Molar mass | 103.235 g·mol−1 |
| Appearance | Gray refractory solid |
| Odor | Odorless |
| Density | 6.73 g/cm3 (24 °C)[1] |
| Melting point | 3,532–3,540 °C (6,390–6,404 °F; 3,805–3,813 K)[1][2] |
| Boiling point | 5,100 °C (9,210 °F; 5,370 K)[2] |
| Insoluble | |
| Solubility | Soluble in concentrated H2SO4, HF,[1] HNO3 |
| Structure | |
| Cubic, cF8[3] | |
| Fm3m, No. 225[3] | |
a = 4.6976(4) Å[3] α = 90°, β = 90°, γ = 90°
| |
| Octahedral[3] | |
| Thermochemistry | |
Heat capacity (C)
|
37.442 J/mol·K[4] |
Std molar
entropy (S⦵298) |
33.14 J/mol·K[4] |
Std enthalpy of
formation (ΔfH⦵298) |
−207 kJ/mol (extrapolated to stoichiometric composition)[5] −196.65 kJ/mol[4] |
| Hazards | |
| Occupational safety and health (OHS/OSH): | |
Main hazards
|
Pyrophoric |
| GHS labelling: | |
  [6]
| |
| Danger | |
| H228, H302, H312, H332[6] | |
| P210, P280[6] | |
| NFPA 704 (fire diamond) | |
| Related compounds | |
Other anions
|
Zirconium nitride Zirconium oxide |
Other cations
|
Titanium carbide Hafnium carbide Vanadium carbide Niobium carbide Tantalum carbide Chromium carbide Molybdenum carbide Tungsten carbide |
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
| |
ज़िरकोनिय कार्बाइड (ZrC) एक अत्यधिक उच्च ताप वाला सिरेमिक पदार्थ है[7] व्यावसायिक रूप से उपकरण काटने के लिए टूल बिट्स में उपयोग किया जाता है यह सामान्यतः निसादन द्वारा संसाधित किया जाता है।
गुण
| तापीय प्रसार ZrC के गुणांक [2] | |
|---|---|
| T | αV |
| 100 °C | 0.141 |
| 200 °C | 0.326 |
| 400 °C | 0.711 |
| 800 °C | 1.509 |
| 1200 °C | 2.344 |
यह त्रिविमीय क्रिस्टल संरचना के साथ खाकी धात्विक चूर्ण के रूप में दिखाई देता है प्रायः यह अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी होता है समूह IV अंतराकाशी संक्रमण धातु कार्बाइड या अत्यधिक उच्च तापमान सिरेमिक (यूएचटीसी) का भी सदस्य है धात्विक बंधन की उपस्थिति के कारण ZrC में 20.5 W/m·K की तापीय चालकता और विद्युत चालकता (प्रतिरोधकता ~43 μΩ·cm) होती है, जो दोनों जिरकोनियम धातु के समान हैं जटिल सहसंयोजक Zr-C बन्ध इस पदार्थ को अपेक्षाकृत उच्च गलनांक (~3530 °C), उच्च मापांक (~440 GPa) और कठोरता (25 GPa) देता है जो ZrC में WC (15.8 g/cm3), TaC (14.5 g/cm3) या हेफ़नियम कार्बाइड (12.67 g/cm3) जैसे अन्य कार्बाइड्स की तुलना में अपेक्षाकृत कम घनत्व (6.73 g/cm3) होता है ज़िरकोनिय कार्बाइड पुनः प्रवेश वाहनों, रॉकेट/स्क्रैमजेट इंजनों या अतिध्वानिक वाहनों में उपयोग के लिए उपयुक्त प्रतीत होता है जिनमें कम घनत्व और उच्च तापमान भार वहन करने की क्षमता की महत्वपूर्ण आवश्यकताएं हैं।[citation needed]
सिरेमिक धातुओं मे अधिकांश कार्बाइड की तरह जिरकोनियम कार्बाइड उच्च तत्वानुपातकीय होते है अर्थात इसमें कार्बन रिक्तियां होती हैं लगभग ZrC-0.98 से अधिक कार्बन पदार्थ पर पदार्थ में मुक्त कार्बन होता है[5] और ज़िरकोनिय कार्बाइड कार्बन से धात्विक अनुपात के लिए 0.65 से 0.98 तक स्थिर होता है।
समूह आईवीए धातु कार्बाइड, टाइटेनियम कार्बाइड, ज़िरकोनिय कार्बाइड और सिलिकन कार्बाइड व्यावहारिक रूप से प्रबल जलीय अम्लों (HCl) और प्रबल जलीय क्षारकों (NaOH) द्वारा 100' C पर भी आक्रमण के प्रति निष्क्रिय होते हैं हालाँकि ज़िरकोनिय कार्बाइड हेफ़नियम धातु के साथ प्रतिक्रिया करता है।
जिरकोनियम कार्बाइड और टैंटलम कार्बाइड का मिश्रण एक महत्वपूर्ण सर्मेट पदार्थ है।[citation needed]
उपयोग
हेफ़नियम-मुक्त जिरकोनियम कार्बाइड और नाइओबियम कार्बाइड का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में आग रोक कोटिंग्स के रूप में किया जा सकता है। कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन और विकिरण के तहत कमजोर क्षति संवेदनशीलता के कारण, यह परमाणु ईंधन के यूरेनियम डाइऑक्साइड और थोरियम डाइऑक्साइड कणों के कोटिंग के रूप में उपयोग करता है। कोटिंग सामान्यत द्रवित बेड रिएक्टर में थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा जमा की जाती है। इसमें ऊंचे तापमान पर उच्च उत्सर्जन और उच्च वर्तमान क्षमता भी है, जो इसे थर्मो-फोटोवोल्टिक रेडिएटर्स और फील्ड एमिटर युक्तियों और सरणियों में उपयोग के लिए एक आशाजनक पदार्थ के रूप में प्रस्तुत करता है।[citation needed]
इसका उपयोग अपघर्षक के रूप में, क्लैडिंग (मेटल वर्किंग) में, सिरमेट्स, गरमागरम विद्युत तंतुओं और काटने के औजारों में भी किया जाता है।[citation needed]
उत्पादन
ज़िरकोनियम कार्बाइड को कई तरीकों से गढ़ा जा सकता है। ग्रेफाइट द्वारा जिरकोनिया की कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया एक विधि है। इसका परिणाम एक पाउडर में होता है। ZrC के पाउडर को 2000 °C से ऊपर सिंटर करके सघन ZrC बनाया जा सकता है। ZrC को गर्म दबाने से सिंटरिंग तापमान कम हो सकता है और इसके परिणामस्वरूप बारीक दाने वाले पूरी तरह से सघन ZrC के उत्पादन में मदद मिलती है। पूरी तरह से सघन ZrC का उत्पादन करने के लिए स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग का भी उपयोग किया गया है।[8]
ज़िरकोनियम कार्बाइड को समाधान आधारित प्रसंस्करण द्वारा भी बनाया जा सकता है।[9] यह एसिटाइलसिटोन के साथ एक धातु ऑक्साइड को रिफ्लक्सिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।
निर्माण का एक अन्य तरीका रासायनिक वाष्प जमाव है।[10] यह एक जिरकोनियम स्पंज को गर्म करके और इसके माध्यम से हलाइड गैस को पार करके प्राप्त किया जाता है।
800 डिग्री सेल्सियस से अधिक खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध ZrC के अनुप्रयोगों को सीमित करता है। ZrC के ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करने का एक तरीका कंपोजिट बनाना है। प्रस्तावित महत्वपूर्ण कंपोजिट ZrC-ZrB2 और ZrC-ZrB2-SiC कम्पोजिट हैं। ये कंपोजिट 1800 डिग्री सेल्सियस तक काम कर सकते हैं।[citation needed] इसे बेहतर बनाने के लिए एक और तरीका है कि ट्राइसो ईंधन कणों जैसे बाधा परत के रूप में किसी अन्य पदार्थ का उपयोग किया जाए।
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Lide, David R., ed. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-1-4200-9084-0.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Perry, Dale L. (2011). Handbook of Inorganic Compounds (2nd ed.). CRC Press. p. 472. ISBN 978-1-4398-1461-1.
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Kempter, C. P.; Fries, R. J. (1960). "Crystallographic Data. 189. Zirconium Carbide". Analytical Chemistry. 32 (4): 570. doi:10.1021/ac60160a042.
- ↑ 4.0 4.1 4.2 Zirconium carbide in Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (eds.); NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg (MD) (retrieved 2014-06-30)
- ↑ 5.0 5.1 Baker, F. B.; Storms, E. K.; Holley, C. E. (1969). "Enthalpy of formation of zirconium carbide". Journal of Chemical & Engineering Data. 14 (2): 244. doi:10.1021/je60041a034.
- ↑ 6.0 6.1 6.2 Sigma-Aldrich Co., Zirconium(IV) carbide. Retrieved on 2014-06-30.
- ↑ Measurement and theory of the hardness of transition- metal carbides , especially tantalum carbide. Schwab, G. M.; Krebs, A. Phys.-Chem. Inst., Univ. Muenchen, Munich, Fed. Rep. Ger. Planseeberichte fuer Pulvermetallurgie (1971), 19(2), 91-110
- ↑ Wei, Xialu; Back, Christina; Izhvanov, Oleg; Haines, Christopher; Olevsky, Eugene (2016). "Zirconium Carbide Produced by Spark Plasma Sintering and Hot Pressing: Densification Kinetics, Grain Growth, and Thermal Properties". Materials. 9 (7): 577. Bibcode:2016Mate....9..577W. doi:10.3390/ma9070577. PMC 5456903. PMID 28773697.
- ↑ Sacks, Michael D.; Wang, Chang-An; Yang, Zhaohui; Jain, Anubhav (2004). "समाधान-व्युत्पन्न अग्रदूतों का उपयोग करके नैनोक्रिस्टलाइन जिरकोनियम कार्बाइड और हेफ़नियम कार्बाइड पाउडर का कार्बोथर्मल कमी संश्लेषण". Journal of Materials Science. 39 (19): 6057–6066. Bibcode:2004JMatS..39.6057S. doi:10.1023/B:JMSC.0000041702.76858.a7. S2CID 94979802.
- ↑ Yiguang Wang; Qiaomu Liu; Jinling Liu; Litong Zhang; Laifei Cheng (January 2008). "जिरकोनियम कार्बाइड कोटिंग्स के रासायनिक वाष्प जमाव के लिए निक्षेपण तंत्र". Journal of the American Ceramic Society. 91 (4): 1249–1252. doi:10.1111/j.1551-2916.2007.02253.x. Retrieved 2021-12-27.
