Language
Country/Area
No result found
Raja Titik Leleh: Mengapa karbida Tarkin memiliki titik leleh lebih tinggi daripada logam?
Karbida tantalum (TaC) adalah senyawa biner yang terdiri dari Tantalum dan karbon. Rumus kimianya adalah TaCx. Nilai x biasanya antara 0,4 dan 1. Zat ini, yang tampak sebagai bubuk abu-abu kecokelatan, dikenal karena titik leleh dan kekerasannya yang sangat tinggi dan banyak digunakan dalam keramik dan logam. Bagaimana titik leleh setinggi itu tercapai?
Menurut perkiraan sebelumnya, karbida Tarkin memiliki titik leleh sekitar 3.880°C, yang mungkin merupakan titik leleh tertinggi dari semua senyawa biner. Namun, percobaan baru telah mengonfirmasi bahwa titik lelehnya yang sebenarnya adalah 3.768°C.
Karbida Tarkin memiliki titik leleh yang mendekati titik leleh senyawa biner tertinggi, itulah sebabnya ia merupakan bahan keramik yang penting. Meskipun penggunaan utamanya adalah dalam pembuatan alat pemotong, karakteristik kinerjanya telah memberinya peran penting dalam industri seperti kedirgantaraan. Ketangguhan bahan-bahan ini dikombinasikan dengan titik lelehnya yang sangat baik menjadikannya kandidat yang ideal untuk keramik suhu sangat tinggi (UHTC) atau paduan entropi tinggi (HEA).
Metode persiapan
Saat menyiapkan bubuk TaCx dengan komposisi yang diinginkan, TaCx biasanya dicampur dengan bubuk grafit dan dipanaskan dalam ruang hampa atau lingkungan gas inert (seperti argon). Suhu pemanasan sekitar 2.000°C untuk sintering bubuk. Metode lain adalah mereduksi emas pentoksida dengan karbon dalam ruang hampa atau atmosfer hidrogen, dengan suhu yang dikontrol antara 1.500-1.700°C. Metode ini telah digunakan untuk memperoleh karbida Tarkin sejak tahun 1876, meskipun kemampuan untuk mengontrol stoikiometri produk terbatas.
Struktur kristal senyawa TaCx adalah sistem kubik dan meningkat seiring dengan perubahan nilai x.
Fitur dan Aplikasi
Struktur karbida Tarkin membuatnya sangat keras dan getas. Kekerasan mikronya sekitar 1.600 hingga 2.000 kg/mm², yang sangat baik dibandingkan dengan kekerasan Tarkin biasa (sekitar 110 kg/mm²). Konduktivitas listriknya yang dipadukan dengan suhu transisi superkonduktornya yang relatif tinggi membuatnya sangat penting dalam aplikasi kelas atas. Zat ini dikenal karena titik leleh, kekerasan, dan konduktivitas termalnya yang sangat baik, menjadikannya bahan yang ideal untuk pesawat terbang dan roket.
Misalnya, dalam penelitian Wang dkk., substrat keramik SiBCN disintesis dengan paduan mekanis dan sintering pengepresan panas reaktif, dan TaC ditambahkan ke dalamnya. Setelah penggilingan bola, partikel TaC digiling hingga 5 nanometer, yang meningkatkan ketangguhan fraktur substrat hingga 399,5 MPa di bawah tekanan 950 MPa. Dibandingkan dengan 127,9 MPa dari substrat tradisional, ini tidak diragukan lagi merupakan peningkatan yang sangat besar. Hal ini disebabkan oleh perbedaan koefisien ekspansi termal TaC dan substrat oksida SiBCN, yang memungkinkan retakan melewati partikel dan menyerap energi, sehingga meningkatkan ketangguhan material.
Selain itu, Wei dkk. mensintesis substrat HEA MoNbRe0.5W(TaC)x baru menggunakan teknologi peleburan busur vakum. Hasil mereka menunjukkan bahwa kekuatan material juga meningkat secara signifikan pada penambahan TaC yang lebih tinggi, dan menunjukkan kombinasi yang baik dari tegangan tarik BCC dan fase MC di bawah radiasi TEM, yang membantu mengurangi ukuran butiran dan selanjutnya meningkatkan kekuatan material dasar. Kemajuan penelitian ini tidak diragukan lagi akan memajukan potensi aplikasi paduan entropi tinggi.
Bentuk keberadaan alami
Karbida Tarkin alami ada dalam bentuk mineral yang sangat langka. Struktur kristal mineral ini juga kubik, menunjukkan nilainya dalam ilmu pengetahuan alam.
Secara keseluruhan, titik leleh karbida Tarkin yang tinggi dan keragaman sifatnya yang luar biasa memungkinkannya memainkan peran penting dalam ilmu material dan aplikasi industri. Karakteristiknya yang unik memberikan kemungkinan tak terbatas untuk pengembangan teknologi modern. Atau, material baru apa yang akan muncul di masa depan untuk menantang status karbida Tarkin?
