碳化钽

碳化钽是一类二元化合物，由钽和碳组成，实验式TaCx，x 一般在 0.4 到1 之间。它们的硬度极大，脆，是耐火材料，具有金属的电导率。它是一种棕灰色粉末，通常通过烧结处理。

作为重要的材料，碳化钽在商业车刀中用于切削应用，有时会添加到碳化钨合金中。 

取决于纯度和测量条件，碳化钽的熔点在约3880℃达到峰值。这个值是二元化合物里最高的。TaC0.89中4000°C的熔点声称不是基于实际测量，而是基于相图的推断，使用与NbC的类比，请参见Emeléus只有碳化钽铪的熔点可能略高，大约为3942°C，而碳化铪的熔点与TaC相当。

制备
TaCx粉末是由钽和石墨的粉末在真空或惰性气体(氩)里使用炉子或电弧熔化装置在约2000℃的温度下进行加热。钽和石墨的量决定了x的值。另一种技术是在真空或氢气气氛中，在1500–1700℃的温度下通过碳进行五氧化二钽的还原。该方法于1876年用于获得碳化钽，但它无法控制产物的化学计量。法也是已报道的直接从单质制备TaC的方法之一。

晶体结构
160px|thumbnail|left|β-TaC0.5 的晶体结构，蓝色的是钽原子
当 x = 0.7–1.0 时，TaCx有着立方结构 (岩盐的结构) 。碳化钽的晶格常数会随着x增长而增长。 TaC0.5有两种结构。较稳定的具有反碘化镉型三角结构，该结构在加热至约2000℃时转变为六方晶格，对碳原子来说已经没有规律了。

实验式对称性种类皮尔逊符号空间群NoZρ (g/cm3)a (nm)c (nm) TaC立方NaClcF8Fmm225414.60.4427 TaC0.75三方 hR24Rm1661215.010.31163 TaC0.5三方 反-CdI2 hP3Pm1164115.080.31030.4938 TaC0.5六方   hP4P63/mmc194215.030.31050.4935

在这个表中，Z是每单位的配位数，ρ是由晶格常数计算而来的密度。

性质
碳化钽中钽和碳原子之间的键是离子键，金属键和共价键混合，是很复杂的键，并且由于强共价成分，这些碳化物是非常坚硬且易碎的材料。举个例子，TaC的显微硬度为1600-2000 kg/mm2 Kurt H. Stern (1996). Metallurgical and Ceramic Protective Coatings. Chapman & Hall.（〜9 Mohs）和285 GPa的弹性模量，而钽的相应值为110 kg/mm2和186 GPa。碳化钽的硬度，屈服和剪切应力随TaCx中碳含量的增加而增加。 

碳化钽无论是什么大小和温度都具有金属导电性。TaC 可以在10.35 K以下转变为超导体。

TaCx的磁性能从x≤0.9的反磁性变为“ x”≥0.9的顺磁性。尽管HfCx具有与TaCx相同的晶体结构，但仍观察到了相反的行为（磁性随x的增加而减少）。

应用
碳化钽因其在熔点、硬度、弹性模量、导热性、热冲击方面的优异物理性能而被广泛用作超高温陶瓷（UHTC）的烧结添加剂或高熵合金（HEA）的陶瓷增强材料抵抗力和化学稳定性，这使其成为航空航天工业中飞机和火箭的理想材料。

天然存在
是碳化钽的天然存在形式。它属立方晶系，并且非常稀有。Mindat, Tantalcarbide . [2020-07-27]

参见
碳化铪

参考资料

Category:碳化物
Category:钽化合物
Category:超硬材料