Cursul materiale 2

33
Prezentare curs Chimie 2 Materiale ceramice

Transcript of Cursul materiale 2

Page 1: Cursul  materiale  2

Prezentare curs Chimie 2 Materiale ceramice

Page 2: Cursul  materiale  2

Materiale naturale sintetice anorganice si organiceMateriale naturale sintetice anorganice si organice

..

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

, , materiale compozite ,,materiale de generatia a doua ‘’.materiale compozite ,,materiale de generatia a doua ‘’. Materialelor Materialelor ,,de generatia a treia’’,,de generatia a treia’’, =materiale avansate, , =materiale avansate,

(materialele cu memoria formei , materiale inteligente, aliaje amorfe (materialele cu memoria formei , materiale inteligente, aliaje amorfe ,,,,Matriale de generatia patru’’ Matriale de generatia patru’’ suntsunt materialele ceramice electrice materialele ceramice electrice

si magnetice speciale.si magnetice speciale. materialelematerialele piroliticepirolitice=sunt materiale anizotrope, pentru care =sunt materiale anizotrope, pentru care

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

Page 3: Cursul  materiale  2

CeramiceCeramice

Keramos=pamant arsKeramos=pamant ars Sunt nemetale, au legaturi covalente si structura amorfa si cristalina Sunt nemetale, au legaturi covalente si structura amorfa si cristalina Sunt obtinute prin topire sau sinterizare la temperaturi ridicateSunt obtinute prin topire sau sinterizare la temperaturi ridicate Sunt: - alcatuite din atomi usori (C, Si, Al, O)Sunt: - alcatuite din atomi usori (C, Si, Al, O)- Au puncte de topire ridicate (1580 refractare si peste 1750 inalt Au puncte de topire ridicate (1580 refractare si peste 1750 inalt

refractare)refractare)- Duritate ridicata (clasa abrazive, policristaline cu rezistenta mica)Duritate ridicata (clasa abrazive, policristaline cu rezistenta mica)- Modulul Young este mai mare dacat al metalelor, modulul specific Modulul Young este mai mare dacat al metalelor, modulul specific

este foarte inalt, au densitate mica)este foarte inalt, au densitate mica)- Dilatare termica mica (poate fi negativa)Dilatare termica mica (poate fi negativa)- Izolatori electrici la temperaturi normale si ridicate (creste cu adaos Izolatori electrici la temperaturi normale si ridicate (creste cu adaos

de cationi)de cationi)- Proprietati optice speciale (birefringenta)Proprietati optice speciale (birefringenta)- Porozitate mare.Porozitate mare.

funcie defuncie de

Page 4: Cursul  materiale  2

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

Page 5: Cursul  materiale  2

Bioxidul de siliciu Bioxidul de siliciu denumit si silicea SiOdenumit si silicea SiO22 este raspandit mult in natura in stare pura este raspandit mult in natura in stare pura cit si ca component al silicatilor si cit si ca component al silicatilor si aluminosilicatilor din roci mica, argile, aluminosilicatilor din roci mica, argile, feldspati, dolomita.feldspati, dolomita.

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

Page 6: Cursul  materiale  2

Bioxidul de siliciu prezinta urmatoarele proprietati Bioxidul de siliciu prezinta urmatoarele proprietati fizice diferentiate fizice diferentiate

Proprietate fizica SiOProprietate fizica SiO22 cristalin amorf cristalin amorf

T de topire(T de topire(00C) 1550 1800 C) 1550 1800 Densitate (g/cmDensitate (g/cm33) 2,65 2,19 ) 2,65 2,19 Duritate Mhos 7 5,5 Duritate Mhos 7 5,5 Constanta dielectrica 4,55 3,81 Constanta dielectrica 4,55 3,81 Rigiditate electrica (mV/cm)Rigiditate electrica (mV/cm) 6,7 5,4 6,7 5,4

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

Page 7: Cursul  materiale  2

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

Sticla = Sticla = amestec SiOamestec SiO2 2 si silicatii metale sub forma de topitura racita brusc si silicatii metale sub forma de topitura racita brusc dela T topire, fiind solide amorfe la T joasa si avind R mecanica si duritate 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 mare cu coeficient de dilatare mic. Prin incalzire se inmoaie, ceea ce permite prelucrarea ei prin suflare, presare sau turnare. prelucrarea ei prin suflare, presare sau turnare.

densitati variabile intre 2,2 si 6,5 g/cmdensitati variabile intre 2,2 si 6,5 g/cm33 in functie de compozitia in functie de compozitia rezistenta la compresiune si elasticitate buna si rezistenta la intindere si rezistenta la compresiune si elasticitate buna si rezistenta la intindere si

incovoiere scazuta .incovoiere scazuta . Sortimente : oxidice sunt:Sortimente : oxidice sunt: sticla de Na sticla de Na 6SiO6SiO22.CaO. Na.CaO. Na22O (geamuri) sO (geamuri) sticla de ticla de

KK, 6SiO, 6SiO22.CaO. K.CaO. K22O este mai rezistenta la variatii de T sO este mai rezistenta la variatii de T sticla de Kticla de K si Pb si Pb 6SiO6SiO22.PbO. K.PbO. K22O caracterizata de proprietati de refractie bune si densitate O caracterizata de proprietati de refractie bune si densitate mare.mare.

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

Sticla C aSticla C are o rezistenta chimica foarte buna in medii agresive. re o rezistenta chimica foarte buna in medii agresive. Sticle de tip Sticle de tip D cu compozitie D cu compozitie 23% B 23% B22OO33 si 73%SiO si 73%SiO22. sticla se. sticla se tip E tip E cucu borosilicati 55.% borosilicati 55.% SiOSiO22, 18,7% Na, 18,7% Na22O, 14,8 %AlO, 14,8 %Al22OO33, 7,3% B, 7,3% B22OO33, au rezistenta termica mare si , au rezistenta termica mare si propritati electrice.(ct. dielectrica 3,85). propritati electrice.(ct. dielectrica 3,85). SticleleS si RSticleleS si R sunt sticle pe baza de sunt sticle pe baza de silicati de Al si Mg cu R mecanica mare si stabilitate la umiditate. 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 Prin adaugarea unor oxizi metalici de Fe, Co, Cr, Cu care formeaza silicati colorati se obtin colorati se obtin sticle coloratesticle colorate. .

Page 8: Cursul  materiale  2

Sticlele specialeSticlele speciale

cu proprietati mecanice si chimice imbunatatite cu proprietati mecanice si chimice imbunatatite se folosesc ca ;se folosesc ca ;

izolatori de inalta tensiune sau pentru izolatori de inalta tensiune sau pentru telecomunicatii,telecomunicatii,

fibre pentru izolarea conductorilor metalic, fibre pentru izolarea conductorilor metalic, la fabricarea tesaturilor de sticla si a hartiei de la fabricarea tesaturilor de sticla si a hartiei de

sticla, sticla, ca dielectric pentru condensatoare, ca dielectric pentru condensatoare, la fabricarea lampilor pentru iluminat, la fabricarea lampilor pentru iluminat, a tuburilor pentru descarcari in gaze, care se a tuburilor pentru descarcari in gaze, care se

foloseste in instalatii de laborator.foloseste in instalatii de laborator.

Page 9: Cursul  materiale  2

Fibrele de sticlaFibrele de sticla se obtin din sticla topita trecuta prin orificii foarte mici se obtin din sticla topita trecuta prin orificii foarte mici

(0,003-0,020 mm) si au lungimi foarte variabile; au (0,003-0,020 mm) si au lungimi foarte variabile; au proprietati mecanice cu atit mai bune cu cit sunt mai proprietati mecanice cu atit mai bune cu cit sunt mai subtiri. subtiri.

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

sunt total nehigroscopice, neinflamabile, termostabile sunt total nehigroscopice, neinflamabile, termostabile (se utilizeaza pana la 400-500(se utilizeaza pana la 400-50000C) C)

Sunt deosebit de rezistente chimic. Sunt deosebit de rezistente chimic. Se fabrica din sticle oxidice alcaline si nealcaline si se Se fabrica din sticle oxidice alcaline si nealcaline si se

livreaza sub forma de fire rasucite, snur, panza de sticla, livreaza sub forma de fire rasucite, snur, panza de sticla, vata de sticla.vata de sticla.

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

Page 10: Cursul  materiale  2

Sisteme de oxizi ceramici si materiale Sisteme de oxizi ceramici si materiale ceramice oxidiceceramice oxidice

Caracteristicile generale ale oxizilor ceramici Caracteristicile generale ale oxizilor ceramici Oxizii ceramici sunt oxizi cu structuri cristaline;Oxizii ceramici sunt oxizi cu structuri cristaline; au proprietati mecanice si electrice foarte bune;au proprietati mecanice si electrice foarte bune; conductivitate electrica ridicata conductivitate electrica ridicata stabilitate fizico-chimica la temperaturi ridicate. stabilitate fizico-chimica la temperaturi ridicate. Oxizii ceramici, se obtin din oxizi in stare amorfa, in Oxizii ceramici, se obtin din oxizi in stare amorfa, in

cuptoare electrice, la T mari, cind oxizii amorfi cuptoare electrice, la T mari, cind oxizii amorfi sublimeaza si apoi trec prin racire controlata in structuri sublimeaza si apoi trec prin racire controlata in structuri cristaline cu proprietati deosebit de bune. cristaline cu proprietati deosebit de bune.

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

Page 11: Cursul  materiale  2

Clasificare oxizi ceramiciClasificare oxizi ceramici structural oxizii ceramici sunt impartiti in oxizi ionici MgO, structural oxizii ceramici sunt impartiti in oxizi ionici MgO,

AlAl22OO33, Cr, Cr22OO3 3 oxizi covalenti simpli TiOoxizi covalenti simpli TiO22, ZrO, ZrO22, si oxizi cu , si oxizi cu structura de macromolecula.structura de macromolecula.

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

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

Page 12: Cursul  materiale  2

Oxizi ceramiciOxizi ceramici ((BBeO) eO) oxid cu retea covalenta,oxid cu retea covalenta, prezinta 2 forme cristaline cu punct de prezinta 2 forme cristaline cu punct de

transformare la 800transformare la 80000CC ; folosit ca oxid de adaos ; folosit ca oxid de adaos MgO. MgO. ObtinereObtinere Mg +1/2O Mg +1/2O22 MgO MgO Mg(OH)Mg(OH)22 MgO + H MgO + H22OO MgCOMgCO3 3 → MgO+CO→ MgO+CO22 si MgSO si MgSO44 →MgO+SO →MgO+SO33 Proprietati, utilizari : Calcinat la rosu-alb pulberea devine compacta. Proprietati, utilizari : Calcinat la rosu-alb pulberea devine compacta.

Calcinata pana la inceput de topire (sinterizare) serveste la fabricarea Calcinata pana la inceput de topire (sinterizare) serveste la fabricarea de caramizi refractare. Pulberea alba incalzita in cuptor electric, de caramizi refractare. Pulberea alba incalzita in cuptor electric, sublimeaza si se separa in stare cristalina pura cu un inalt grad de sublimeaza si se separa in stare cristalina pura cu un inalt grad de simetrie. simetrie.

cristalizeaza in retea cubica de tipul NaCl, are temperatura de topire cristalizeaza in retea cubica de tipul NaCl, are temperatura de topire 2642264200C si densitatea d=3,58g/cmC si densitatea d=3,58g/cm22..

este izolator la temperatura obisnuita, iar la temperaturi mai mari este izolator la temperatura obisnuita, iar la temperaturi mai mari de1000de100000C conductivitatea electrica creste foarte mult. C conductivitatea electrica creste foarte mult.

cristalizat nu reactioneaza cu apa si cu acizii. cristalizat nu reactioneaza cu apa si cu acizii. MgO este utilizat la fabricarea caramizilor refractare necesare pentru a MgO este utilizat la fabricarea caramizilor refractare necesare pentru a

captusi anumite cuptoare in industria metalurgica. captusi anumite cuptoare in industria metalurgica.

Page 13: Cursul  materiale  2

Oxidul de aluminiu AlOxidul de aluminiu Al22OO33 (alumina) si alumina (alumina) si alumina

sintetica.sintetica.

exista in doua forme cristaline exista in doua forme cristaline αα si si γγ, prima fiind cea mai , prima fiind cea mai stabila. Corindonul sau stabila. Corindonul sau αα Al Al22OO33 se gaseste in natura sub se gaseste in natura sub forma de cristale hexagonale, incolore sau galbui forma de cristale hexagonale, incolore sau galbui datorita prezentei unor impuritati de oxizi. datorita prezentei unor impuritati de oxizi.

Safirul =corindon albastru , cu un continut mic Ti;Safirul =corindon albastru , cu un continut mic Ti; rubinul este corindon rosu datorita cantitatii mici de Cr. rubinul este corindon rosu datorita cantitatii mici de Cr. Alumina sintetica (electrocorindonul) este inerta chimic, Alumina sintetica (electrocorindonul) este inerta chimic,

nu se dizolva in apa sau acizi minerali. nu se dizolva in apa sau acizi minerali. Are un coeficient de dilatare mic,Are un coeficient de dilatare mic, rezistenta la uzura, proprietati mecanice foarte bune. rezistenta la uzura, proprietati mecanice foarte bune. Este transparenta, cu indice de refractie n=1,789 si Este transparenta, cu indice de refractie n=1,789 si

constanta dielectrica mica de 7,5.constanta dielectrica mica de 7,5.

Page 14: Cursul  materiale  2

Materiale de taiere albeMateriale de taiere albe se caracterizeaza prin faptul ca pot fi utilizate in se caracterizeaza prin faptul ca pot fi utilizate in

procesele de taiere ce folosesc ca lichid de racire apa.procesele de taiere ce folosesc ca lichid de racire apa. alumina topita alba 98,5-99,5% Alalumina topita alba 98,5-99,5% Al22OO33, , alumina tehnica care contine 94-96% Alalumina tehnica care contine 94-96% Al22OO33 restul oxizi restul oxizi

de Ti, Zr, Si si putin oxizi Fe,Ca si Mg de Ti, Zr, Si si putin oxizi Fe,Ca si Mg alumina folosita pentru prelucrarea otelurilor inoxidabile alumina folosita pentru prelucrarea otelurilor inoxidabile

96% Al96% Al22OO33 , 2%SiO , 2%SiO22, 2%TiO, 2%TiO22. . Materialele abrazive pe baza de alumina se folosesc sub Materialele abrazive pe baza de alumina se folosesc sub

forma de granule sau pulbere inglobata intr-un material forma de granule sau pulbere inglobata intr-un material de legare. de legare.

Fibrele sunt folosite ca material de ranforsare in Fibrele sunt folosite ca material de ranforsare in materiale compozitemateriale compozite

Page 15: Cursul  materiale  2

Carbonul si formele sale alotropiceCarbonul si formele sale alotropice

Diamantul-retea cubica, unghiul de valenta este de 109Diamantul-retea cubica, unghiul de valenta este de 109°28’ (structura °28’ (structura compacta, foarte dur) compacta, foarte dur) fiecare atom de carbon este legat de alti patru fiecare atom de carbon este legat de alti patru atomi de carbon dispusi tetraedric si astfel intregul cristal poate fi atomi de carbon dispusi tetraedric si astfel intregul cristal poate fi asemanat cu o macromolecula de atomi identici, de carbon.asemanat cu o macromolecula de atomi identici, de carbon. scule scule diamantate (hibridizare spdiamantate (hibridizare sp33))

Transparenta totala a diamantului fata de lumina vizibila si ultravioleta Transparenta totala a diamantului fata de lumina vizibila si ultravioleta se explica prin faptul ca aceste radiatii nu pot excita electronii legaturii se explica prin faptul ca aceste radiatii nu pot excita electronii legaturii

C-C din reteaC-C din retea. . Structura diamantului este foarte compacta, factorul de impachetare Structura diamantului este foarte compacta, factorul de impachetare

este egal cu unitatea si prezinta o simetrie inalta. Rezultatul este ca este egal cu unitatea si prezinta o simetrie inalta. Rezultatul este ca

temperatura de vaporizare a diamantului este foarte mare 4000temperatura de vaporizare a diamantului este foarte mare 400000C,C,

Page 16: Cursul  materiale  2

Diamantul sinteticDiamantul sintetic

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

Sinteza diamantului se realizeaza prin diferite procedee toate avand Sinteza diamantului se realizeaza prin diferite procedee toate avand la baza presarea grafitului pur 99,8% la presiuni foarte mari de 120 la baza presarea grafitului pur 99,8% la presiuni foarte mari de 120 kbari siT pana la 3000kbari siT pana la 300000C in atmosfera controlata. C in atmosfera controlata.

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

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

Page 17: Cursul  materiale  2

GrafitulGrafitul

-retea hexagonala, unghiul de valenta este de 120°(hibridizare sp-retea hexagonala, unghiul de valenta este de 120°(hibridizare sp22), ), are un orbital liber, legaturi puternice in plan, legaturi slabe intre are un orbital liber, legaturi puternice in plan, legaturi slabe intre plane; este foarte moale plane; este foarte moale aplicatii: electrod inert, semiconductor, aplicatii: electrod inert, semiconductor, se topeste la temp foarte mari.se topeste la temp foarte mari.

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

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

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

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

Page 18: Cursul  materiale  2

Carbon piroliticCarbon pirolitic

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

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

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

Page 19: Cursul  materiale  2

Whiskere, fibre de grafit si carbonWhiskere, fibre de grafit si carbon sunt forme ale grafitului respectiv carbonului sintetic pirolitic de inalta sunt forme ale grafitului respectiv carbonului sintetic pirolitic de inalta

puritate cu o structura ce se desfasoara in mod continuu in directia puritate cu o structura ce se desfasoara in mod continuu in directia lungimii sale posedand proprietati mecanice superioare. Tehnologia de lungimii sale posedand proprietati mecanice superioare. Tehnologia de obtinere a fibrelor de carbon consta in vaporizare in arc electric a obtinere a fibrelor de carbon consta in vaporizare in arc electric a carbonului la 3600carbonului la 360000C si o presiune de 90 at. in atmosfera de argon .C si o presiune de 90 at. in atmosfera de argon .

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

( C( C66HH1010OO55)n→ 6nC +5n H)n→ 6nC +5n H22OO

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

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

Page 20: Cursul  materiale  2

ProprietatiProprietati Fibrele de grafit au o structura diferita de cea a grafitului. Fibrele de grafit au o structura diferita de cea a grafitului.

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

Datorita rezistentei la tractiune, a stabilitatii lor termice, Datorita rezistentei la tractiune, a stabilitatii lor termice, a rezistentei la socuri termice si la abraziune, fibrele de a rezistentei la socuri termice si la abraziune, fibrele de carbon si grafit sunt utilizate in materiale compozite ce carbon si grafit sunt utilizate in materiale compozite ce au matricea din material plastic. Compozitele armate cu au matricea din material plastic. Compozitele armate cu fibre whisker de carbon si grafit sunt utilizate in mod fibre whisker de carbon si grafit sunt utilizate in mod deosebit, in constructii de elemente de ajutaje de reactie deosebit, in constructii de elemente de ajutaje de reactie ale motoarelor turboreactoare si rachetelor cu propergoli ale motoarelor turboreactoare si rachetelor cu propergoli solizi. In aceste conducte materialele compozite suporta solizi. In aceste conducte materialele compozite suporta temperaturi de 3000temperaturi de 300000C, fara a-si pierde proprietatile C, fara a-si pierde proprietatile fizico-mecanice initiale.fizico-mecanice initiale.

Page 21: Cursul  materiale  2

Carburi Carburi Carburi refractare (metalice si covalente)-materialele Carburi refractare (metalice si covalente)-materialele

neoxidice folosite ca materiale dure si extradure utilizate neoxidice folosite ca materiale dure si extradure utilizate pentru scule de taiere si aschiere , utilaje, aparate si pentru scule de taiere si aschiere , utilaje, aparate si instrumente de masura si control.instrumente de masura si control.

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

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

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

Carburi covalente sunt carburi de beriliu (BeCCarburi covalente sunt carburi de beriliu (BeC22), de bor ), de bor (B(B44C), de siliciu ( SiC.)C), de siliciu ( SiC.)

Page 22: Cursul  materiale  2

Carburi metaliceCarburi metalice In carburile metalice atomii de carbon difuzeaza in golurile retelei In carburile metalice atomii de carbon difuzeaza in golurile retelei

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

Principalele matode de obtinere a carburilor metalice sunt :Principalele matode de obtinere a carburilor metalice sunt : Sinteza directa din elemente la temperaturi ridicate 1600-2000Sinteza directa din elemente la temperaturi ridicate 1600-200000C in C in

atmosfera inertaatmosfera inerta M+C→MC unde M este Ti, Zr,V,Cr, Mo, WM+C→MC unde M este Ti, Zr,V,Cr, Mo, W Carburarea metalului in prezenta CO sau a unei hidrocarburi Carburarea metalului in prezenta CO sau a unei hidrocarburi

potrivitepotrivite 2CO ↔ CO2CO ↔ CO22 +C sau CH +C sau CH44↔C +2H↔C +2H22 Reducerea oxizilor metalici cu carbune , la temperaturi inalteReducerea oxizilor metalici cu carbune , la temperaturi inalte MO + 2C → MC + CO unde M este Ti, Zr, Hf, V, Nb,CrMO + 2C → MC + CO unde M este Ti, Zr, Hf, V, Nb,Cr Disociera termica a halogenurilor metalice in atmosfera de CO si HDisociera termica a halogenurilor metalice in atmosfera de CO si H22

MClMCl44 +CO + 3H +CO + 3H22 → MC +H → MC +H22O + 4HClO + 4HCl

Page 23: Cursul  materiale  2

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

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

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

Page 24: Cursul  materiale  2

Proprietatile carburilor metaliceProprietatile carburilor metalice Densitate mare ,care ajunge pana la 15 g/cmDensitate mare ,care ajunge pana la 15 g/cm33;; Duritatea scade cu cresterea temperaturii (la Duritatea scade cu cresterea temperaturii (la

temperatura mediului ambiant ajunge la duritate 9 in temperatura mediului ambiant ajunge la duritate 9 in scala Mhos.)scala Mhos.)

Modulul de elesticitate la carburile metalice este de 3-Modulul de elesticitate la carburile metalice este de 3-3,5 ori mai mic in raport cu al otelurilor (5,105- 5,3105 3,5 ori mai mic in raport cu al otelurilor (5,105- 5,3105 N/mmN/mm22 ). ).

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

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

Rezistenta scazuta la oxidare in aer la temperaturi Rezistenta scazuta la oxidare in aer la temperaturi ridicate. ridicate.

Page 25: Cursul  materiale  2

Exemple de carburi metaliceExemple de carburi metalice Carbura de titan TiCCarbura de titan TiC este formata din doua faze: o este formata din doua faze: o

solutie solida interstitiala TiC hexagonala formata din solutie solida interstitiala TiC hexagonala formata din ααTi Ti cu carbon si o faza cubica de tipul NaCl cu un domeniu cu carbon si o faza cubica de tipul NaCl cu un domeniu larg de omogenitate.larg de omogenitate.

Este de culoare cenusie-neagra, are luciu metalic, este Este de culoare cenusie-neagra, are luciu metalic, este foarte dura (9,5 pe scala Mohs). Are temperatura de foarte dura (9,5 pe scala Mohs). Are temperatura de topire 3137topire 313700C. Este stabila chimic in aer pana la C. Este stabila chimic in aer pana la temperaturea de 800temperaturea de 80000C. Carbura de titan este rezistenta C. Carbura de titan este rezistenta la actiunea acizilor si bazelor, este atacata de apa regala la actiunea acizilor si bazelor, este atacata de apa regala si acid florhidric. TiC are si proprietati refractare.si acid florhidric. TiC are si proprietati refractare.

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

Page 26: Cursul  materiale  2

Carbura de wolfram WC Carbura de wolfram WC se prezinta sub forma de doua se prezinta sub forma de doua combinatii: Wcombinatii: W22C (3,16%C) care se topeste la 2730C (3,16%C) care se topeste la 273000C si C si WC (6,12%C) care incepe sa se topeasca sub 2600WC (6,12%C) care incepe sa se topeasca sub 260000C C separind grafit si o faza lichida bogata in wolfram. separind grafit si o faza lichida bogata in wolfram. Alaturi Alaturi de metodele generale de obtinere a carburilor metalice, de metodele generale de obtinere a carburilor metalice, carbura de wolfram, WC, se obtine prin piroliza carbura de wolfram, WC, se obtine prin piroliza carbonilului de wolfram W(CO)carbonilului de wolfram W(CO)66

WC WC se prezinta sub forma de pulbere cristalina cenusie se prezinta sub forma de pulbere cristalina cenusie albastra, cristalizeaza in sistem hexagonal. Are albastra, cristalizeaza in sistem hexagonal. Are temperatura de topire 2600temperatura de topire 260000C. Este rezistenta la C. Este rezistenta la actiunea acizilor. actiunea acizilor.

Reactioneaza la cald cu diversi oxizi metalici formind Reactioneaza la cald cu diversi oxizi metalici formind carburi ternare sau formeaza solutii solide cu TiC. carburi ternare sau formeaza solutii solide cu TiC. Reactioneaza cu oxigenul din aer la 600Reactioneaza cu oxigenul din aer la 60000C formand C formand oxizi. WC formeaza solutii solide cu TiC, siTaC.oxizi. WC formeaza solutii solide cu TiC, siTaC.

WCWC este constituentul principal al aliajelor dure este constituentul principal al aliajelor dure refractare folosite in prelucrarea prin aschiere a refractare folosite in prelucrarea prin aschiere a metalelor neferoasemetalelor neferoase

Page 27: Cursul  materiale  2

Carburi covalente (nemetalice)Carburi covalente (nemetalice)

Carbura de siliciu sau carborundul CSi si carbura de bor Carbura de siliciu sau carborundul CSi si carbura de bor BB44C. Aceste carburi au structura diamantului, sunt materiale C. Aceste carburi au structura diamantului, sunt materiale refractare, izolatori electrici, au duritati foarte mari si o mare refractare, izolatori electrici, au duritati foarte mari si o mare stabilitate chimica. stabilitate chimica. Carbura de siliciu (carborund) CsiCarbura de siliciu (carborund) Csi se se poate prepara la temperaturi ridicate direct din elemente :poate prepara la temperaturi ridicate direct din elemente :

Si +C→SiCSi +C→SiC Se obtine prin incalzirea unui amestec de cuart (SiOSe obtine prin incalzirea unui amestec de cuart (SiO22) si cocs ) si cocs

(C) in cuptorul electric cu electrozi de carbune la 2000(C) in cuptorul electric cu electrozi de carbune la 200000C C conform reactiei globale de reducere:conform reactiei globale de reducere:

SiOSiO22+3C→SiC+2CO+3C→SiC+2CO ce are loc in mai multe etape :ce are loc in mai multe etape : SiOSiO22+C →SiO+CO+C →SiO+CO SiO+C → Si+COSiO+C → Si+CO Si+C→ SiCSi+C→ SiC

Page 28: Cursul  materiale  2

Carbura de bor BCarbura de bor B44CC Se obtine prin reducerea oxidului de bor BSe obtine prin reducerea oxidului de bor B22OO33 cu carbune in cuptor cu carbune in cuptor

electric:electric: 2B2B22OO33+7C→B+7C→B44C+6COC+6CO sau din acid boric la temperaturi inalte tot printr-o reactie de reducere sau din acid boric la temperaturi inalte tot printr-o reactie de reducere

cu carbonul cu carbonul 4H4H33BOBO33+7C→+7C→ BB44C+6CO+6HC+6CO+6H220.0. Carbura de bor are o structura in care atomii de carbon se gasesc in 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 catene lineare de cite trei atomi, iar atomii de bor sunt dispusi in virfurile unui icosaedru B12 ( icosaedru este un poliedru regulat cu 20 virfurile unui icosaedru B12 ( icosaedru este un poliedru regulat cu 20 fete triungiulare si cu 12 colturi). Aceste unitati structurale C3 si B12 fete triungiulare si cu 12 colturi). Aceste unitati structurale C3 si B12 sunt asezate intr-o retea asemanatoare de NaCl. Toate legaturile sunt asezate intr-o retea asemanatoare de NaCl. Toate legaturile chimice intre C-C, C-B, B-B sunt legaturi covalente.chimice intre C-C, C-B, B-B sunt legaturi covalente.

Substanta cu temperatura de topire ridicata de 2350Substanta cu temperatura de topire ridicata de 235000C si o mare C si o mare stabilitate chimica folosita ca si component principal al materialelor stabilitate chimica folosita ca si component principal al materialelor abrazive ( virfuri active ale sculelor de taiere sau ca parti rezistente la abrazive ( virfuri active ale sculelor de taiere sau ca parti rezistente la uzura masinilor.)uzura masinilor.)

Piesele de BPiesele de B44C se obtine prin presarea pulberii fine de BC se obtine prin presarea pulberii fine de B44C in matrite C in matrite de grafit si sinterizarea piesei la 2200de grafit si sinterizarea piesei la 220000C.C.

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

Page 29: Cursul  materiale  2

Nitruri refractareNitruri refractare nitruri metalice;nitruri metalice; Nitruri nemetaliceNitruri nemetalice;; Datorita umplerii diferite a golurilor din reteaua Datorita umplerii diferite a golurilor din reteaua

metalica cu azot, se formeaza mai multe tipuri metalica cu azot, se formeaza mai multe tipuri de nitruri interstitiale avind raportul razelor de nitruri interstitiale avind raportul razelor atomice ratomice rNN/r/rMM cuprins intre 0,41 si 0,59 cuprins intre 0,41 si 0,59 . .

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

Page 30: Cursul  materiale  2

Metode de obtinere a nitrurilor Metode de obtinere a nitrurilor metalicemetalice

Din span metalic la 1200Din span metalic la 120000C in atmosfera de azot C in atmosfera de azot obtinuta din disocierea termica a amoniaculuiobtinuta din disocierea termica a amoniacului

2NH2NH33↔ N↔ N22+3H+3H22 si M+1/2N→MN unde M si M+1/2N→MN unde M este Ti, Zr, Veste Ti, Zr, V

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

MO+C+1/2NMO+C+1/2N22→MN+CO→MN+CO Disocierea vaporilor de MCl4 pe filament de Disocierea vaporilor de MCl4 pe filament de

wolfram incandescent in atmosfera de azot si wolfram incandescent in atmosfera de azot si hidrogen conform reactiei de mai jos:hidrogen conform reactiei de mai jos:

MClMCl44+N+2H+N+2H22 → MN+4HCl → MN+4HCl

Page 31: Cursul  materiale  2

Nitruri covalenteNitruri covalente

combinatii ale azotului cu metaloizi. Din punct de vedere combinatii ale azotului cu metaloizi. Din punct de vedere tehnologic cele mai importante nitruri sunt citeva varietati tehnologic cele mai importante nitruri sunt citeva varietati de nitrura cubica de bor NCB ce se deosebesc prin de nitrura cubica de bor NCB ce se deosebesc prin structura si dimensiunile cristalelor si nitrura de siliciu structura si dimensiunile cristalelor si nitrura de siliciu SiSi33NN44..

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

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

Nitrura de bor hexagonala se topeste la 3000Nitrura de bor hexagonala se topeste la 300000C dar C dar sublimeaza sub aceasta temperatura. Duritatea este sublimeaza sub aceasta temperatura. Duritatea este mica si clivajul bun, la fel ca la grafit. Electronii mobili mica si clivajul bun, la fel ca la grafit. Electronii mobili sunt mai putin delocalizati ca la grafit.sunt mai putin delocalizati ca la grafit.

Page 32: Cursul  materiale  2

Nitrura cubica de bor NCB Nitrura cubica de bor NCB . . Nitrura cubica de bor se mai Nitrura cubica de bor se mai

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

Page 33: Cursul  materiale  2

Nitrura de siliciu SiNitrura de siliciu Si33NN44 Se obtine direct din elemente, prin incalzire la 1300-Se obtine direct din elemente, prin incalzire la 1300-

1420142000C a siliciului in azot.conform reactiei:C a siliciului in azot.conform reactiei: 3Si +2N3Si +2N22→→ SiSi33NN44 sau prin reactia de reducere a cuartului (SiOsau prin reactia de reducere a cuartului (SiO22) cu ) cu

carbune in atmosfera de azot la temperaturi inalte:carbune in atmosfera de azot la temperaturi inalte: 3 SiO3 SiO22+6C+2N+6C+2N22→ Si→ Si33NN44+6CO+6CO Este o pulbere alb-cenusie microcristalina cu structura Este o pulbere alb-cenusie microcristalina cu structura

microcristalina, hexagonala, cu atomi legati prin microcristalina, hexagonala, cu atomi legati prin covalente. Are densitatea 3,44g/cmcovalente. Are densitatea 3,44g/cm33, T topire de 2800, T topire de 280000C C si nu se disociaza termic nici la 3130 si nu se disociaza termic nici la 3130 00C .C .

Nu conduce curentul electric. Nu este atacata de apa Nu conduce curentul electric. Nu este atacata de apa pina la 800pina la 80000C nici de acizi sau baze. Este rezistenta la C nici de acizi sau baze. Este rezistenta la actiunea oxigenului din aer si la clor gazos.actiunea oxigenului din aer si la clor gazos.

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