O que são carbonetos metálicosOs carbonetos constituem uma família de compostos particularmente interessante na medida em que eles são os primeiros refratários feitos pelo homem e, ao contrário de óxidos e silicatos, são extremamente raros na natureza. Carboneto de ferro, Fe 3 C, e mais tarde TiC e WC foram identificados e extraídos a partir de aços em meados dos anos 1800. Em 1900, o químico francês Moisson havia sintetizado um número de carbonetos refratários em seu forno novo e estudado suas propriedades.

Caracteristicamente, a maioria destes carbonetos metálicos tem dureza elevada, condutividade elétrica e térmica boas e uma elevada estabilidade. Essas propriedades contam para as principais aplicações: estruturas resistentes a reação química, utilização em que a resistência ao desgaste é de grande importância, e alta temperatura de fontes de energia radiantes. A fragilidade de carbonetos, no entanto, tem impedido a sua utilização como uma única fase de materiais em aplicações estruturais de elevada tensão e levou ao desenvolvimento de compósitos de ligas de metal.

Os carbonetos de metal variam amplamente em sua inércia química, particularmente no que diz respeito ao seu ataque por atmosferas oxidantes. Em temperaturas suficientemente altas, todos são atacados muito rapidamente, embora alguns sejam mais resistentes que os metais de ponto de fusão comparável.

Até recentemente, não havia sido dada a atenção devida para a importância da estrutura na determinação de propriedades. Não só isso, mas também defeitos de microestrutura e subestrutura de deslocamento da rede são importantes. Especialmente entre os compostos intersticiais, detalhes da estrutura e composição química exercem uma influência importante sobre as propriedades físicas e mecânicas dos carbonetos metálicos. Consequentemente, poucas propriedades dos carbonetos são conhecidas com precisão e seu desenvolvimento futuro é, por enquanto, sem limites.

Exemplo de material de carbonetos de ferro

Exemplo de material de carbonetos de ferro

Carbonetos podem ser agrupados de acordo com a classificação periódica dos constituintes metálicos. Os carbonetos de boro, silício e os metais de transição (incluindo a rara e natural série dos actinídeos) são de maior interesse e utilidade.

A fabricação de carbonetos metálicos envolve dois grupos de processos: aqueles que resultam em síntese do composto e as que envolvem a purificação e a consolidação do composto em um corpo integral. Em algumas técnicas preparativas, tais como revestimento de vapor, esses grupos podem ser combinados.

As técnicas de síntese podem ser subdivididas. A natureza exata da reação, no entanto, raramente é conhecida com precisão e é fortemente dependente da temperatura e outras variáveis. Embora as reações sejam geralmente classificadas como notado acima, é preciso notar que, mesmo em reações sólido-sólido ou sólido-líquido na presença de uma fase de vapor é crítico para a conclusão ou rápida taxa de reação.

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Os processos de maior importância comercial são a carburação de estado sólido do metal e do carburação do óxido, mas algumas das outras reações são inerentemente capaz de produzir produtos de pureza mais elevada e, por conseguinte, são de maior interesse para fins de pesquisas e aplicações especiais.

As técnicas de consolidação principais são sinterização, prensagem a quente e deposição de superfície. A maior parte da sinterização de metal de transição de carbonetos é feita na presença de uma fase líquido-metálico. Relativamente pouco tem sido feito na sinterização de carbonetos, sem a utilização de aditivos que formam uma fase líquida.

O procedimento usual para sinterização adulterada metal-carbonetos envolve acionar o compacto prensado na melhor atmosfera disponível, reunidos com carbonetos primários ou de metal reativo, na temperatura mais alta possível. Sinterização final a temperaturas extremamente altas é realizada pela passagem de corrente elétrica diretamente através da barra de presinterização.