Карбид алюминия

Карбид алюминия представляет собой неорганическое бинарное соединения углерода с алюминием. Его химическую формулу пишут как Al4C3, выглядит он как бледно-жёлтый или коричневый кристалл, обладающей сложной структурной решёткой. Он способен выдерживать повышение температуры до 1400 °C при плотности 2.36 г/см³-. В составе его решётки присутствуют углеродистые атомы в качестве дискретных углеродистых анионов. Это соединение получают посредством прямой реакции углерода с алюминием в дуговой печи, также его незначительное количество присутствует в примесях карбида кальция технического происхождения.

Карбид алюминия: характеристики и применение

Электролитическое производство алюминия подразумевает выделение данного соединения в качестве коррозийного продукта в графитовых электродах. В том случае, когда взаимодействует карбид алюминия с водой или разбавленной кислотой, образуется метан. Кроме того, соединение вступает в реакцию с кислородом и водородом, а в случае взаимодействия с водой и концентратом гидроксида натрия образуется комплексная соль, называемая тетрагидроксоалюминатом метана и натрия. Естественно, соединение обладает специфическими физическими свойствами, это относится к показателям преломления, относящимся к натриевой D-линии и достигающим 20 °C. Вместе с этим учитывают стандартную энергию Гиббса и стандартную энтропию образования, эти показатели достигают 196 и 88,95Дж/моль/K. Получение данного соединения возможно в качестве нежелательного продукта при сложных химических реакциях.

В частности, в металлические матричные соединения, основанные на матрице из алюминия и укреплённые металлическими карбидами, такими как карбид бора и кремниевый карбид, могут способствовать возникновению алюминиевого карбида в качестве нежелательного элемента. Подобная ситуация возможна и в случае с углеродистым волокном, которое при вступлении в реакцию с матрицей из алюминия при температурах, превышающих 500 °C, также выделяет рассматриваемое соединение. В процессе прохождения химической реакции между литым алюминием и кремниевым карбидом может возникнуть слой карбида алюминиевого, он покроет кремниевые частицы карбида и уменьшит силу материала.

Однако данный эффект может быть снижен посредством покрытия кремниевых частиц подходящей окисью или их предварительного окисления для формирования кварцевого покрытия. Чтобы выявить, сколько в воде содержится трития, соединение подвергают гидролизу, в результате получается карбид алюминия метан. В данном случае соединение используют как химический реактив, при реакции с взвешенной водой получают соединение трития и метана. Алюминиевый карбид, рассеянный по алюминиевой матрице, способствует сохранению плотности материала, в особенности если он скомбинирован с частицами кремниевого карбида.

Композиционные материалы из алюминиевого карбида могут быть получены благодаря механическим сплавам на основе алюминиевого порошка и графитовых частиц. Вместе с этим соединение используется как абразив для режущих высокоскоростных инструментов, придавая им твёрдость топаза. Ещё одной областью применения соединения является пиротехника, здесь он позволяет получить эффект светлячка, что выражается в избыточном появлении искр. Отметим, что в разное время в пиротехнике он всегда использовался с разной интенсивностью. В целом данное соединение находит обширное применение в химической промышленности и производственной сфере. Это обусловлено химическими характеристиками алюминиевого карбида, обеспечивающими его уникальные свойства, не характерные для иных типов соединений карбидной группы.