Zirconium carbide
ઝિર્કોનિયમ કાર્બાઇડ (ઝેડ. આર. સી.) એક અત્યંત સખત પ્રત્યાવર્તનશીલ સિરામિક સામગ્રી છે, જેનો ઉપયોગ વ્યાપારી રીતે સાધનો કાપવા માટે ટૂલ બિટ્સમાં થાય છે. તેની પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે સિંટરિંગ દ્વારા કરવામાં આવે છે. ગુણધર્મો તે ઘન સ્ફટિક માળખા સાથે ગ્રે ધાતુના પાવડર તરીકે દેખાય છે. તે ખૂબ જ કાટ પ્રતિરોધક છે. આ ગ્રુપ IV ઇન્ટર્સ્ટિશલ ટ્રાન્ઝીશન-મેટલ કાર્બાઇડ અલ્ટ્રા હાઈ ટેમ્પરેચર સિરામિક્સ અથવા (યુએચટીસી) નો પણ સભ્ય છે. ધાતુના બંધનની હાજરીને કારણે, ZrCમાં 20.5 W/m·K ની ઉષ્મીય વાહકતા અને વિદ્યુત વાહકતા (પ્રતિરોધકતા ~ 43 μω·c) છે, જે બંને ઝિર્કોનિયમ ધાતુ માટે સમાન છે. મજબૂત સહસંયોજક ઝેડઆર-સી બોન્ડ આ સામગ્રીને ખૂબ ઊંચું ગલનબિંદુ (~ 3530 ° સે), ઉચ્ચ માપાંક (~ 440 જીપીએ) અને કઠિનતા (25 જીપીએ) આપે છે. WC (15.8 ગ્રામ/સે. મી. 3), TaC (14.5 ગ્રામ/સે. મી. 3) અથવા HfC (12.67 g/સે. મી. 3) જેવા અન્ય કાર્બાઇડની સરખામણીમાં ZrC ની ઘનતા (6.7 ગ્રામ/સે. મી. 3) ઓછી છે. ઝેડઆરસી પુનઃપ્રવેશ વાહનો, રોકેટ/સ્ક્રેમજેટ એન્જિન અથવા સુપરસોનિક વાહનોમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય લાગે છે જેમાં ઓછી ઘનતા અને ઉચ્ચ તાપમાન લોડ-બેરિંગ ક્ષમતાઓ નિર્ણાયક જરૂરિયાતો છે. પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓના મોટાભાગના કાર્બાઇડ્સની જેમ, ઝિર્કોનિયમ કાર્બાઇડ સબ-સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક છે, એટલે કે તેમાં કાર્બનની ખાલી જગ્યાઓ હોય છે. આશરે ZrC0.98 કરતા વધુ કાર્બન સમાવિષ્ટો પર સામગ્રી મુક્ત કાર્બન ધરાવે છે. ZrC એ 0.65 થી 0.98 સુધીના કાર્બન-થી-ધાતુ ગુણોત્તર માટે સ્થિર છે. જૂથ IVA મેટલ કાર્બાઇડ્સ, TiC, ZrC અને SiC 100 'C પર પણ મજબૂત જલીય એસિડ (HCl) અને મજબૂત જલીય પાયા (NaOH) દ્વારા હુમલો કરવા માટે વ્યવહારીક રીતે નિષ્ક્રિય છે, જો કે, ZrC HF સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. ઝિર્કોનિયમ કાર્બાઇડ અને ટેન્ટેલમ કાર્બાઇડનું મિશ્રણ એક મહત્વપૂર્ણ સીર્મેટ સામગ્રી છે. ઉપયોગો હાફ્નિયમ મુક્ત ઝિર્કોનિયમ કાર્બાઇડ અને નિયોબિયમ કાર્બાઇડનો ઉપયોગ પરમાણુ રિએક્ટરમાં પ્રત્યાવર્તન કોટિંગ્સ તરીકે થઈ શકે છે. નીચા ન્યુટ્રોન શોષણ ક્રોસ-સેક્શન અને ઇરેડિયેશન હેઠળ નબળા નુકસાન સંવેદનશીલતાને કારણે, તેનો ઉપયોગ યુરેનિયમ ડાયોક્સાઇડ અને થોરિયમ ડાયોક્સાઇડના પરમાણુ બળતણના કણોના આવરણ તરીકે થાય છે. કોટિંગ સામાન્ય રીતે પ્રવાહીકૃત બેડ રિએક્ટરમાં થર્મલ રાસાયણિક વરાળ જમા કરીને જમા થાય છે. તેમાં ઉચ્ચ ઉત્સર્જન અને ઊંચા તાપમાને ઉચ્ચ પ્રવાહ ક્ષમતા પણ છે, જે તેને થર્મો-ફોટોવોલ્ટેઇક રેડિએટર્સ અને ક્ષેત્ર ઉત્સર્જક ટીપ્સ અને એરેમાં ઉપયોગ માટે આશાસ્પદ સામગ્રી તરીકે પ્રસ્તુત કરે છે. તેનો ઉપયોગ ઘર્ષક તરીકે, આવરણમાં, સીર્મેટ્સ, અગ્નિથી પ્રકાશિત તંતુઓ અને કાપવાના સાધનોમાં પણ થાય છે. ઉત્પાદન ઝિર્કોનિયમ કાર્બાઇડને ઘણી રીતે બનાવી શકાય છે. એક પદ્ધતિ ગ્રેફાઇટ દ્વારા ઝિર્કોનિયાની કાર્બોથર્મિક પ્રતિક્રિયા છે. આ એક પાવડરમાં પરિણમે છે. ડેન્સિફાઇડ ઝેડઆરસી પછી ઝેડઆરસી પાવડરને 2000 ડિગ્રી સેલ્સિયસની ઉપર સિંટર કરીને બનાવી શકાય છે. ઝેડ. આર. સી. નું ગરમ દબાવીને સિંટરિંગ તાપમાન નીચે લાવી શકાય છે અને પરિણામે બારીક દાણાદાર સંપૂર્ણપણે ગાઢ ઝેડ. આર. સી. ઉત્પન્ન કરવામાં મદદ કરે છે. સ્પાર્ક પ્લાઝ્મા સિંટરિંગનો ઉપયોગ સંપૂર્ણપણે ગાઢ ZrC ઉત્પન્ન કરવા માટે પણ કરવામાં આવ્યો છે. ઝિરકોનિયમ કાર્બાઇડને દ્રાવણ આધારિત પ્રક્રિયા દ્વારા પણ બનાવી શકાય છે. આ ધાતુના ઓક્સાઇડને એસિટિલાસિટોન સાથે રિફ્લક્સ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. બનાવટની બીજી પદ્ધતિ રાસાયણિક વરાળ જમા કરવાની છે. આ ઝિર્કોનિયમ સ્પોન્જને ગરમ કરીને અને તેના દ્વારા હેલાઇડ ગેસનું વિશ્લેષણ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ નબળો ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર ZrCના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. ઝેડ. આર. સી. ના ઓક્સિડેશન પ્રતિકારમાં સુધારો કરવાની એક રીત એ છે કે સંયોજનો બનાવવો. સૂચિત મહત્વના સંયોજનો ZrC-ZrB2 અને ZrC-ZrB2-SiC સંયુક્ત છે. આ સંયોજનો 1800 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી કામ કરી શકે છે. આને સુધારવાની બીજી પદ્ધતિ એ છે કે ટ્રાઇસો ઇંધણના કણો જેવા અવરોધ સ્તર તરીકે અન્ય સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવો. સંદર્ભો ઝિર્કોનિયમ (IV) સંયોજનો કાર્બાઇડ્સ સુપરહાર્ડ સામગ્રી પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી રોક સોલ્ટ સ્ફટિક માળખું