碳化钛

碳化钛

钛的碳化物也很多，其中最重要的是TiC。

制取方法

熔化的金属钛(1800～2400℃)直接与碳反应生成TiC。一般在高温(1800℃以上)真空下用碳还原TiO2制取TiC，反应按式2—l07进行。

在高于1600℃下碳和氢(或CO十H2)的混合物与TiCl4反应也生成TiC：

TiCl4十2H2十C＝TiC十4HCl (2—182)

TiCl4十CO十3H2＝TiC十4HCl十H2O (2—183)

物理性质

TiC是一种具有金属光泽的钢灰色结晶，晶型构造为正方晶系，晶格常数a ＝0．4329nm，20℃时密度为4．91 g/cm3。TiC具有很高的熔点和硬度，熔点为3l50℃士l0℃，沸点4300℃，升华热为l0．1 kJ/g，莫氏硬度为9．5，显微硬度为2．795GPa，它的硬度仅次于金刚石。TiC具有良好的传热性能和导电性能，随着温度升高其导电性降低，这说明TiC具有金属性质。它在1．1K时具有超导性。TiC是弱顺磁性物质。

化学性质

在常温下TiC是稳定的，在真空加热高于3000℃时会放出含钛量比TiC更多的蒸气。在氢气中加热高于1500℃时它便会慢慢脱碳。高于1200℃时TiC与N2反应生成组成变化的Ti(C、N)化合物。致密的TiC在800℃时氧化很慢，但粉末状TiC在600℃时可在氧中燃烧：

TiC十2O2＝TiO2十CO2 (2—184)

TiC在400℃时可与氯反应生成TiCl4。TiC不溶于水，在高于700℃时与水蒸气反应生成TiO2：

2TiC十6H2O＝2TiO2十2CO十6H2 (2—185)

TiC不溶于盐酸，也不溶于沸腾的碱，但能溶于硝酸和王水中。

TiC在1200℃下可与CO2反应生成TiO2：

TiC十3CO2＝TiO2十4CO (2—186)

TiC在1900℃下与MgO反应生成TiO：

TiC十2MgO＝TiO十2Mg十CO (2—187)

用途

碳化钛是已知的最硬的碳化物，是生产硬质合金的重要原料。TiC与其他碳化物如WC、TaC、NbC等比较，它的密度最小，硬度最大，还能与钨和碳等形成固溶体。WC—TiC合金、WC十(WC—Mo2C—TiC)固溶体、TiC—TaC合金等已成为重要的切削材料。

TiC还具有热硬度高、摩擦系数小、热导率低等特点，因此含有TiC的刀具比WC及其它材料的刀具具有更高的切削速度和更长的使用寿命。如果在其他材料 (如WC)的刀具表面上沉积一层TiC薄层时，则可大大提高刀具的性能。TiC 薄层可在高温(1000℃以上)真空中由TiCl4与甲烷反应制得。