Hafniyum karbür

Hafniyum karbür (HfC), hafniyum ve karbonun bir kimyasal bileşiğidir. Daha önce bu malzemenin erime noktasının yaklaşık 3,900 °C. olduğu tahmin ediliyordu. Daha yeni testler, maddenin 3,958 °C'lik daha da yüksek bir erime noktasına sahip olduğunu kesin olarak kanıtlamıştır ve bu, daha önce daha yüksek olduğu tahmin edilen tantal karbür ve tantal hafniyum karbürün erime noktalarını aşmaktadır. Ancak, 30 °C. gibi düşük sıcaklıklarda başlayan oksidasyon ile düşük oksidasyon direncine sahiptir.  2018'deki deneysel testler, daha yüksek erime noktasını doğrulayarak 3.982 (±30 °C) sonucu vermiştir ve erime noktasının 4.000 °C'yi bile aşma olasılığı düşüktür.

2015 yılında yapılan atomistik simülasyonlar, benzer bir bileşik olan hafniyum karbonitridin (HfCN) erime noktasının hafniyum karbürün erime noktasını bile aşabileceğini öngörmüştür.  2020'de elde edilen deneysel kanıtlar, gerçekten de 4.000 °C'yi aşan daha yüksek bir erime noktasına sahip olduğunu doğrulamıştır. Daha yakın tarihli ab initio moleküler dinamik hesaplamaları ise HfC0.75N0.22 fazının 4.110 ± 62 °C gibi, herhangi bir malzeme için bilinen en yüksek erime noktasına sahip olduğunu öngörmektedir.

Hafniyum karbür genellikle karbon eksiktir ve bu nedenle bileşimi sıklıkla HfCx (x = 0,5 ila 1,0) olarak ifade edilir. Herhangi bir x değerinde kübik (kaya tuzu) kristal yapısına sahiptir. 

Hafniyum karbür tozu, hafniyum(IV) oksidin 1800 ila 2000 °C'de karbon ile indirgenmesiyle elde edilir. Tüm oksijeni uzaklaştırmak için uzun bir işlem süresi gereklidir. Alternatif olarak, yüksek saflıkta HfC kaplamalar, metan, hidrojen ve buharlaştırılmış hafniyum(IV) klorür gaz karışımından kimyasal buhar biriktirme (CVD) yöntemiyle elde edilebilir.

Hafniyum karbür (HfC), yüksek sertlik (Mohs ölçeğinde 9'dan yüksek) ve erime noktası gibi elverişli özelliklerine rağmen, sentezinin teknik karmaşıklığı ve yüksek maliyeti nedeniyle çok sınırlı bir kullanıma sahiptir.

HfCx 'in manyetik özellikleri, x ≤ 0.8 için paramanyetikten daha büyük x değerlerinde diyamanyetiğe değişir. Aynı kristal yapısına sahip olmasına rağmen, TaCx için tersi bir davranış (x arttıkça diyamanyetik-paramanyetik geçiş) gözlenir.

Kaynakça