El carburo de aluminio , de fórmula química Al 4 C 3 , es un carburo de aluminio . Tiene la apariencia de cristales de color amarillo pálido a marrón. Es estable hasta 1400 °C. Se descompone en agua con producción de metano.
El carburo de aluminio tiene una estructura cristalina inusual que consta de capas alternas de Al 2 C y Al 2 C 2 . Cada átomo de aluminio está coordinado con 4 átomos de carbono para dar una disposición tetraédrica. Los átomos de carbono existen en 2 entornos de unión diferentes; se trata de un octaedro deformado de 6 átomos de Al a una distancia de 217 pm . La otra es una estructura bipiramidal trigonal distorsionada de 4 átomos de Al a 190-194 pm y un quinto átomo de Al a 221 pm. [3] [4] Otros carburos ( nomenclatura IUPAC : métidos ) también exhiben estructuras complejas.
El carburo de aluminio se hidroliza con desprendimiento de metano . La reacción transcurre a temperatura ambiente pero se acelera rápidamente mediante calentamiento. [5]
Se producen reacciones similares con otros reactivos próticos: [1]
El prensado isostático en caliente reactivo (hipping) a ≈40 MPa de las mezclas apropiadas de grafito Ti, Al 4 C 3 , durante 15 horas a 1300 °C produce muestras predominantemente monofásicas de Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 horas a 1300 ° C produce predominantemente muestras monofásicas de Ti 2 AlC (carburo de titanio y aluminio). [6]
El carburo de aluminio se prepara mediante reacción directa de aluminio y carbono en un horno de arco eléctrico . [3]
Una reacción alternativa comienza con alúmina, pero es menos favorable debido a la generación de monóxido de carbono .
El carburo de silicio también reacciona con el aluminio para producir Al 4 C 3 . Esta conversión limita las aplicaciones mecánicas del SiC, porque el Al 4 C 3 es más frágil que el SiC. [7]
En los composites de matriz de aluminio reforzados con carburo de silicio, las reacciones químicas entre el carburo de silicio y el aluminio fundido generan una capa de carburo de aluminio sobre las partículas de carburo de silicio, lo que disminuye la resistencia del material, aunque aumenta la humectabilidad de las partículas de SiC. [8] Esta tendencia se puede disminuir recubriendo las partículas de carburo de silicio con un óxido o nitruro adecuado, preoxidando las partículas para formar un recubrimiento de sílice o usando una capa de metal de sacrificio . [9]
Se puede fabricar un material compuesto de aluminio y carburo de aluminio mediante aleación mecánica, mezclando polvo de aluminio con partículas de grafito .
Pequeñas cantidades de carburo de aluminio son una impureza común del carburo de calcio técnico . En la fabricación electrolítica de aluminio, se forma carburo de aluminio como producto de la corrosión de los electrodos de grafito. [10]
En los compuestos de matriz metálica basados en una matriz de aluminio reforzada con carburos no metálicos ( carburo de silicio , carburo de boro , etc.) o fibras de carbono , a menudo se forma carburo de aluminio como un producto no deseado. En el caso de la fibra de carbono, reacciona con la matriz de aluminio a temperaturas superiores a 500 °C; Se puede lograr una mejor humectación de la fibra y la inhibición de la reacción química recubriéndola con, por ejemplo, boruro de titanio . [ cita necesaria ]
Las partículas de carburo de aluminio finamente dispersas en la matriz de aluminio reducen la tendencia del material a la fluencia , especialmente en combinación con partículas de carburo de silicio . [11]
El carburo de aluminio se puede utilizar como abrasivo en herramientas de corte de alta velocidad . [12] Tiene aproximadamente la misma dureza que el topacio . [13]
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