Алуминиум карбид

Алуминиум карбид, хемиска формула Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub>, е карбид на алуминиум. Има изглед на бледожолти до кафени кристали. Стабилен е до 1400 година °C. Се распаѓа во вода со производство на метан.
1 Структура
Алуминиум карбид има необична кристална структура која се состои од наизменични слоеви на Al<sub>2</sub>C и Al<sub>2</sub>C<sub>2</sub>. Секој алуминиумски атом е координиран со 4 јаглеродни атоми за да се добие тетраедарски распоред. Јаглеродните атоми постојат во 2 различни сврзувачки средини; едниот е деформиран октаедар од 6 атоми Al на растојание од 217 pm. Другата е искривена тригонална бипирамидална структура од 4 атоми Al во 190-194 pm и петти Al атом во 221 pm. Други карбиди (номенклатура на IUPAC : метиди ) исто така покажуваат сложени структури.
1.1 Реакции
Алуминиум карбид се хидролизира со еволуција на метан . Реакцијата продолжува на собна температура, но брзо се забрзува со загревање.: Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> + 12H<sub>2</sub>O → 4Al(OH)<sub>3</sub> + 3CH<sub>4</sub>
Слични реакции се случуваат и со други протички реагенси:
: Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> + 12HCl → 4AlCl<sub>3</sub> + 3CH<sub>4</sub>
Реактивно топло изостатско пресување (кокање) на ≈40 MPa на соодветни мешавини на Ti, Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> графит, 15 часа на 1300 °C дава претежно еднофазни примероци на Ti<sub>2</sub>AlC<sub>0,5</sub>N<sub>0,5</sub>, 30 часа на 1300 °C дава претежно еднофазни примероци на Ti<sub>2</sub>AlC (титан алуминиум карбид).
2 Подготовка
Алуминиум карбид се подготвува со директна реакција на алуминиум и јаглерод во електрична лачна печка.: 4Al+ 3C → Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub>
Алтернативна реакција започнува со алумина, но таа е понеповолна поради создавањето на јаглерод моноксид .
: 2Al<sub>2</sub>О<sub>3</sub> + 9C → Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> + 6CO
Силициум карбид исто така реагира со алуминиум за да добие Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub>. Оваа конверзија ги ограничува механичките примени на SiC, бидејќи Al <sub>4</sub> C <sub>3</sub> е покршлив од SiC.: 4Al + 3SiC → Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> + 3Si
Кај композитите со алуминиумска матрица засилени со силициум карбид, хемиските реакции помеѓу силициум карбид и стопениот алуминиум генерираат слој од алуминиум карбид на честичките од силициум карбид, што ја намалува јачината на материјалот, иако ја зголемува влажноста на честичките SiC. Оваа тенденција може да се намали со премачкување на честичките од силициум карбид со соодветен оксид или нитрид, преоксидација на честичките за да се формира силикатна обвивка или со користење на слој од жртвен метал .
Композитен материјал од алуминиум-алуминиум карбид може да се направи со механичко легирање, со мешање на алуминиумски прав со честички од графит .
3 Појава
Мали количини на алуминиум карбид се вообичаена нечистотија на техничкиот калциум карбид . Во електролитичкото производство на алуминиум, алуминиум карбид се формира како производ на корозија на графитните електроди.
Кај композитите од метална матрица базирана на алуминиумска матрица засилена со неметални карбиди ( силициум карбид, бор карбид, итн.) или јаглеродни влакна, алуминиум карбид често се формира како несакан производ. Во случај на јаглеродни влакна, тој реагира со алуминиумската матрица на температури над 500 °C; подобро навлажнување на влакното и инхибиција на хемиската реакција може да се постигне со премачкување со на пр. титан борид.
4 Апликации
Алуминиум карбид може да се користи како абразив во алати за сечење со голема брзина. Има приближно иста цврстина како топазот.