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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
アルミニウムカーバイド | |
| その他の名前
テトラアルミニウムトリカーバイド
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.706 |
| EC番号 |
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| メッシュ | アルミニウム+炭化物 |
パブケム CID
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| 国連番号 | 1394 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| アルミニウム4C3 | |
| モル質量 | 143.95853 グラム/モル |
| 外観 | 無色（純粋な場合）六方晶系結晶[1] |
| 臭い | 無臭 |
| 密度 | 2.36 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 2,100 °C (3,810 °F; 2,370 K) |
| 沸点 | 1400℃で分解する[2] |
| 反応して天然ガスを作る | |
| 構造 | |
| 菱面体、hR21、空間群[2] | |
| R 3m（No.166） | |
a = 0.3335 nm、b = 0.3335 nm、c = 0.85422 nm α = 78.743°、β = 78.743°、γ = 60°
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| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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116.8 J/モル・K |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
88.95 J/モル K |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
-209 kJ/モル |
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )
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-196 kJ/モル |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
 
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| 警告 | |
| H261、H315、H319、H335 | |
| P231+P232、P261、P264、P271、P280、P302+P352、P304+P340、P305+P351+P338、P312、P321、P332+P313、P337+P313、P362、P370+P378、P402+P404、P403+P233、P405、P501 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 安全データシート（SDS） | フィッシャーサイエンティフィック |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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アルミニウムカーバイド（化学式 Al 4 C 3 ）は、アルミニウムの炭化物です。淡黄色から茶色の結晶の外観をしています。1400 °C まで安定しています。水中で分解してメタンを生成します。
構造
アルミニウムカーバイドは、Al 2 CとAl 2 C 2が交互に重なる珍しい結晶構造をしている。各アルミニウム原子は4つの炭素原子と配位し、四面体配列を形成する。炭素原子は2つの異なる結合環境に存在し、1つは217 pmの距離にある6つのAl原子の変形した八面体である。もう1つは、190～194 pmの4つのAl原子と221 pmの5番目のAl原子からなる歪んだ三方両錐構造である。[3] [4] その他の炭化物（IUPAC命名法：メチド）も複雑な構造を示す。
反応
炭化アルミニウムは加水分解され、メタンを発生します。反応は室温で進行しますが、加熱すると急速に加速されます。[5]
- Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al(OH) 3 + 3 CH 4
同様の反応は他のプロトン性試薬でも起こる：[1]
- Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4
Ti、Al 4 C 3グラファイトの適切な混合物を約40 MPaで反応性熱間静水圧プレス（ヒッピング）し、1300 °Cで15時間処理すると、主にTi 2 AlC 0.5 N 0.5の単相サンプルが得られ、1300 °Cで30時間処理すると、主にTi 2 AlC（チタンアルミニウムカーバイド）の単相サンプルが得られます。[6]
準備
アルミニウムカーバイドは、電気アーク炉内でアルミニウムと炭素を直接反応させることによって製造されます。[3]
- 4 Al + 3 C → Al 4 C 3
代替反応はアルミナから始まりますが、一酸化炭素が発生するためあまり好ましくありません。
- 2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO
シリコンカーバイドもアルミニウムと反応してAl4C3を生成します。Al4C3はSiCよりも脆いため、この変換によりSiCの機械的用途が制限されます。[7]
- 4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si
シリコンカーバイドで強化されたアルミニウムマトリックス複合材料では、シリコンカーバイドと溶融アルミニウムの化学反応により、シリコンカーバイド粒子上にアルミニウムカーバイドの層が生成され、材料の強度が低下しますが、SiC粒子の濡れ性は向上します。[8]この傾向は、シリコンカーバイド粒子を適切な酸化物または窒化物でコーティングしたり、粒子を事前に酸化してシリカコーティングを形成したり、犠牲金属の層を使用したりすることで軽減できます。[9]
アルミニウム-アルミニウムカーバイド複合材料は、アルミニウム粉末とグラファイト粒子 を混合する機械的合金化によって製造できます。
発生
少量の炭化アルミニウムは、工業用カルシウムカーバイドの一般的な不純物です。アルミニウムの電解製造では、炭化アルミニウムはグラファイト電極の腐食生成物として形成されます。[10]
非金属炭化物（炭化ケイ素、炭化ホウ素など）または炭素繊維で強化されたアルミニウムマトリックスに基づく金属マトリックス複合材料では、アルミニウム炭化物が望ましくない生成物として生成されることが多い。炭素繊維の場合、500℃を超える温度でアルミニウムマトリックスと反応するため、繊維をチタンホウ化物などでコーティングすることで、繊維の濡れ性を高め、化学反応を抑制できる。[要出典]
アプリケーション
アルミニウムマトリックス中に微細に分散したアルミニウムカーバイド粒子は、特にシリコンカーバイド粒子と組み合わせることで、材料のクリープ傾向を低下させます。 [11]
炭化アルミニウムは高速切削工具の研磨剤として使用できます。[12]硬度はトパーズとほぼ同じです。[13]
参照
参考文献
- ^ abc Mary Eagleson (1994).簡潔な化学百科事典. Walter de Gruyter. p. 52. ISBN 978-3-11-011451-5。
- ^ ab Gesing, TM; Jeitschko、W. (1995)。 「U2Al3C4の結晶構造と化学的性質、およびAl4C3の構造微細化」。50．Zeitschrift für Naturforschung B、化学科学ジャーナル: 196–200。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ ab グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。p. 297。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ Solozhenko, Vladimir L.; Kurakevych, Oleksandr O. (2005). 「アルミニウムカーバイドAl4C3の状態方程式」. Solid State Communications . 133 (6): 385–388. Bibcode :2005SSCom.133..385S. doi :10.1016/j.ssc.2004.11.030. ISSN 0038-1098.
- ^ 定性無機分析。CUPアーカイブ。1954年。102ページ。
- ^ Barsoum, MW; El-Raghy, T.; Ali, M. (1999 年 6 月 30 日). 「Ti2AlC、Ti2AlN、および Ti2AlC0.5N0.5 の処理と特性評価」. Metallurgical and Materials Transactions A. 31 ( 7): 1857–1865. doi :10.1007/s11661-006-0243-3. S2CID 138590417.
- ^デボラ・ DL・チャン（2010年）。複合材料：現代技術のための機能性材料。シュプリンガー。p.315。ISBN 978-1-84882-830-8。
- ^ Urena、Salazar、Gomez De、Gil 、Escalera、Baldonedo (1999)。「鋳造および溶接中にSiC粒子で強化されたアルミニウムマトリックス複合材料で発生する微細構造変化の走査型および透過型電子顕微鏡による研究：界面反応」。Journal of Microscopy。196 (2): 124–136。doi : 10.1046 / j.1365-2818.1999.00610.x。PMID 10540265。S2CID 24683423 。
- ^ Guillermo Requena. 「A359/SiC/xxp: 不規則な形状の SiC 粒子で強化された A359 Al 合金」。MMC-ASSESS 金属マトリックス複合材。2007 年 8 月 15 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年 10 月 7 日閲覧。
- ^ ジョマール・トンスタッド;他。 (2001)。アルミニウム電解 : ハル・エルー法の基礎 第 3版アルミニウム・フェルラーグ。 p. 314.ISBN 978-3-87017-270-1。
- ^ SJ Zhu; LM Peng; Q. Zhou; ZY Ma; K. Kucharova; J. Cadek (1998). 「微細アルミニウムカーバイド粒子で強化され、シリコンカーバイド粒子で強化されたアルミニウムのクリープ挙動 DS Al-SiC/Al4C3複合材料」。Acta Technica CSAV (5): 435–455。2005-02-22にオリジナル（要約）からアーカイブ。
- ^ Jonathan James Saveker他「高速切削工具」米国特許 6,033,789、発行日: 2000 年 3 月 7 日
- ^ E. Pietsch 編：「Gmelins Hanbuch der anorganischen Chemie: Aluminium, Teil A」、Verlag Chemie、ベルリン、1934 ～ 1935 年。