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碳化鈮,NbC 

發布時間:2020/04/08
碳化鈮,NbC

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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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