탄화지르코늄

특성

화학식: ZrC
명칭: 지르코늄 카바이드
CAS 번호: 12070-14-3
몰 질량: 103.23 g/mol
밀도: 6.73 g/cm³
융점: 약 3530 °C
끓는점: 약 5100 °C
색상: 짙은 회색~흑색
형상: 미세 분말 또는 치밀 소결체
결정 구조: 입방정, NaCl형
모스 경도: 8-9
비커스 경도: 약 25.5 GPa

지르코늄 카바이드(ZrC)는 지르코늄과 탄소로 이루어진 고강도 화합물로, 전이금속의 고융점 카바이드 및 초고온 세라믹(UHTC) 계열에 속합니다. 이 소재는 짙은 회색에서 흑색의 미세 분말 또는 치밀한 소결 제품 형태로 공급됩니다.

약 3530 °C의 융점과 약 5100 °C의 끓는점으로 인해 지르코늄 카바이드는 탁월한 열적 안정성을 가지며, 극한 온도 조건에서 작동하는 소재에 적합합니다.

ZrC는 암염형 NaCl의 입방정 구조로 결정화되며, 지르코늄과 탄소 사이에 강한 결합을 형성합니다. 이 소재는 모스 경도 8-9, 비커스 경도 약 25.5 GPa, 높은 탄성률 및 우수한 내마모성과 기계적 마모 저항성을 특징으로 합니다.

많은 전통적 세라믹 소재와 달리, 지르코늄 카바이드는 열전도성과 전기전도성에서 금속적인 특성을 나타내며, 열충격 저항성도 우수합니다. 또한 여러 희석산, 용융 금속 및 고온의 부식성 환경에 대해 안정적입니다.

고온에서 ZrC는 적외선을 효과적으로 흡수하는 동시에 가시광선의 상당 부분을 반사합니다. 이러한 광열 특성으로 인해 이 소재는 기능성 코팅, 열보호 시스템 및 특수 섬유에 사용할 수 있습니다.

지르코늄 카바이드의 산업적 생산은 주로 약 1800 °C 이상의 온도에서 전기아크로 또는 유도로에서 지르코늄 이산화물 ZrO₂를 탄소로 탄소열 환원하는 방식으로 이루어집니다.

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장점

• 약 3530 °C의 매우 높은 융점
• 극한 사용 조건에 적합한 높은 열적 안정성
• 모스 경도 8-9
• 비커스 경도 약 25.5 GPa
• 우수한 내마모성 및 기계적 마모 저항성
• 우수한 열전도성 및 전기전도성
• 열충격 저항성
• 적외선의 효과적인 흡수

적용 분야

• 초고온 세라믹 UHTC
• 항공우주 기술용 열보호 재료
• 로켓 노즐
• 연소실 라이닝
• 극초음속 비행체용 보호 코팅
• WC-Co 초경합금용 첨가제
• 고성능 절삭 재료
• TRISO 연료 입자 코팅
• 고온 원자로
• TBC 열차단 코팅
• 적외선 흡수 기능성 코팅
• 보온 및 축열 섬유

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