Rekorde: Höchste Schmelzpunkte von Festkörpern

2. Januar 2017, 16:44 Uhr
Kristallstruktur von Tantalcarbid. Bild: Solid State / Wikipedia
Kristallstruktur von Tantalcarbid. Bild: Solid State / Wikipedia
Auf der Suche nach Materialien, die extremen Temperaturen widerstehen können, gelang vor kurzem die Bestimmung der Schmelztemperaturen von sogenannten Einlagerungsmischkristallen mit den Elementen Tantal und Hafnium, bei denen der Kohlenstoff die oktoedrischen Lücken des Übergangsmetalls ausfüllt. Diese Carbide sind außerdem nicht nur besonders hart, sondern haben auch ein hohes spezifisches Gewicht.

Bei extremen Belastungen z. B. in Antrieben oder Flügelkanten von Überschall-Jets sowie in Hitzeschilden für Raumfahrzeuge etc. spielt die Temperaturfestigkeit der Werkstoffe eine entscheidende Rolle. Aus diesem Grund ist es relevant, dass Forschern des Londoner Imperial College die Bestimmung der exakten Schmelzpunkte von Tantalcarbid und Hafniumcarbid gelang. Die Krone des höchsten Schmelzpunkts ging dabei mit 3.958 °C an HfC, gefolgt von „nur“ 3.768 °C für TaC. Der Nachteil von Hafnium ist seine Seltenheit und daher sein Preis mit gut 2.700 $/kg. Eine Carbid-Legierung allerdings (TaC4HfC5) ist aufgrund der häufigeren Tantals (aktuell 260 $/kg) viel preisgünstiger.

Der Knüller: Die Legierung erreicht mit vermutlich 3.990 °C einen noch höheren Schmelzpunkt. Auf eine Bestätigung muss man allerdings noch warten und zur Zeit ist die Herstellung der Legierung mit 9.500 $/kg so teuer, dass die Rohstoffpreise nicht zum tragen kommen.

Interessanterweise sind diese Carbide, die in der Struktur gewöhnlichem Kochsalz (NaCl) ähneln, sowohl härter als Stahl als auch rund doppelt so „schwer“ (Dichte: HfC = 12,2 g/cm³, TaC = 13,9 g/cm³).
 
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