Как произошел карборунд и какими свойствами обладает камень?

Карборунд (карбид кремния) представляет собой плотный материал разной степени прозрачности, полученный в результате соединения песка с углём путём плавления. Экземпляры чёрного цвета по внешнему виду напоминают антрацит, но существуют и другие оттенки. При ярком свете минерал переливается радужными красками, образуя на поверхности разнообразные узоры.

Минерал – Карборунд

Благодаря многочисленным полезным свойствам, карборунд применяют не только в ювелирной промышленности, но и в электронике, сталеварении и др. К тому же, минерал обладает магическим и лечебным действием.

История и происхождение

Карборунд научились получать синтетическим способом ещё с середины XIX века, но запатентовали только в 1893 году. До 2016 года производителем искусственного камня были США, сегодня же основным поставщиком его на мировой рынок признан Китай. В настоящее время выпускается порядка 250 модификаций карборунда разных цветов и оттенков. Камни, которые используются в ювелирной промышленности, покрывают специальной плёнкой, позволяющей выглядеть кристаллу сродни настоящему бриллианту.

В природе этот кристалл распространён в очень малом количестве, поэтому найти крупные залежи практически невозможно.

Важно! Процесс получения фабричного камня происходит на новейшем технологичном оборудовании, где специалисты тщательно контролируют его стадию роста. Это позволяет получить практически идеальный минерал (без возможных изъянов).

Производство

Синтетические кристаллы SiC диаметром ~ 3 мм

Поскольку природного муассанита крайне мало, большая часть карбида кремния является синтетической. Карбид кремния используется как абразив, а также как полупроводник и имитатор алмаза ювелирного качества. Самым простым способом производства карбида кремния является объединение кварцевого песка и углерода в графитовой электрической печи сопротивления Acheson при высокой температуре от 1600 ° C (2910 ° F) до 2500 ° C (4530 ° F). Мелкие частицы SiO 2 в растительном материале (например, рисовая шелуха) могут быть преобразованы в SiC путем нагревания избытка углерода из органического материала. Микрокремнезем , который является побочным продуктом производства металлического кремния и ферросилиция сплавов, также могут быть превращены в SiC путем нагревания с графитом при 1500 ° C (2730 ° F).

Материал, образующийся в печи Acheson, различается по чистоте в зависимости от расстояния до источника тепла графитового резистора . Бесцветные, бледно-желтые и зеленые кристаллы имеют высшую степень чистоты и находятся ближе всего к резистору. Цвет меняется на синий и черный на большем расстоянии от резистора, и эти более темные кристаллы менее чистые. Азот и алюминий являются обычными примесями, и они влияют на электропроводность SiC.

Синтетические кристаллы SiC Lely

Чистый карбид кремния может быть получен с помощью процесса Lely , в котором порошок SiC сублимируется до высокотемпературных разновидностей кремния, углерода, дикарбида кремния (SiC 2 ) и карбида кремния (Si 2 C) в атмосфере аргона при температуре 2500 ° С. C и переосаждены в чешуйчатые монокристаллы размером до 2 × 2 см на немного более холодной подложке. В результате получаются высококачественные монокристаллы, в основном из фазы 6H-SiC (из-за высокой температуры роста).

Модифицированный процесс Lely, включающий индукционный нагрев в графитовых тиглях, дает еще более крупные монокристаллы диаметром 4 дюйма (10 см) с сечением в 81 раз больше по сравнению с традиционным процессом Lely.

Кубический SiC обычно выращивают с помощью более дорогостоящего процесса химического осаждения из паровой фазы (CVD) силана, водорода и азота. Гомоэпитаксиальные и гетероэпитаксиальные слои SiC можно выращивать, используя как газовую, так и жидкую фазу.

Для образования SiC сложной формы можно использовать прекерамические полимеры в качестве прекурсоров, которые образуют керамический продукт путем пиролиза при температурах в диапазоне 1000–1100 ° C. Материалы-предшественники для получения карбида кремния таким образом включают поликарбосиланы, поли (метилсилин) и полисилазаны. Карбид кремниевые материалы, полученные пиролизом прекерамических полимеров , известны как керамика, полученная из полимеров, или PDC. Пиролиз прекерамических полимеров чаще всего проводят в инертной атмосфере при относительно низких температурах. По сравнению с процессом CVD, метод пиролиза имеет преимущество, поскольку полимеру можно придать различные формы до термализации в керамику.

SiC можно также превратить в пластины, разрезая монокристалл алмазной пилой или лазером. SiC — полезный полупроводник, используемый в силовой электронике.

Физико-химические свойства камня

Химическая формула: SiC

Состояние: кристаллы, друзы или кристаллические порошки от прозрачного белого, жёлтого, зелёного или тёмно-синего до чёрного цветов, в зависимости от чистоты, дисперсности, аллотропных и политипных модификаций.

Температура плавления: 2830°C

Карбид кремния

:

• Плотность 3,05 г/см³
• Состав 93 % карбида кремния
• Предел прочности на изгиб 320…350 МПа
• Предел прочности на сжатие 2300 МПа
• Модуль упругости 380 ГПа
• Твердость 87…92 HRC
• Трещиностойкость в пределах 3.5 — 4.5 МПа·м1/2,
• Коэффициент теплопроводности при 100 °C, 140—200 Вт/(м·К)
• Коэфф. теплового расширения при 20-1000 °C, 3,5…4,0 К−1⋅10−6
• Вязкость разрушения 3,5 МПа·м1/2

Также читайте: Селенит — тайные магические свойства камня
Самосвязанный карбид кремния

:

• Плотность 3,1 г/см³
• Состав 99 % карбида кремния
• Предел прочности на изгиб 350—450 МПа
• Предел прочности на сжатие 2500 МПа
• Модуль упругости 390—420 ГПа
• Твердость 90…95 HRC
• Трещиностойкость в пределах 4 — 5 МПа·м1/2,
• Коэффициент теплопроводности при 100 °C, 80 — 130 Вт/(м·К)
• Коэфф. теплового расширения при 20-1000 °C, 2,8…4 К−1⋅10−6
• Вязкость разрушения 5 МПа·м1/2

ВК6ОМ

:

• Плотность 14,8 г/см³
• Состав Карбид вольфрама
• Предел прочности на изгиб 1700…1900 МПа
• Предел прочности на сжатие 3500 МПа
• Модуль упругости 550 ГПа
• Твердость 90 HRA
• Трещиностойкость в пределах 8-25 МПа·м1/2,
• Коэффициент теплопроводности при 100 °C, 75…85 Вт/(м·К)
• Коэфф. теплового расширения при 20-1000 °C, 4,5 К−1⋅10−6
• Вязкость разрушения 10…15 МПа·м1/2

Силицированный графит СГ-Т

:

• Плотность 2,6 г/см³
• Состав 50 % карбида кремния
• Предел прочности на изгиб 90…110 МПа
• Предел прочности на сжатие 300…320 МПа
• Модуль упругости 95 ГПа
• Твердость 50…70 HRC
• Трещиностойкость в пределах 2-3 МПа·м1/2,
• Коэффициент теплопроводности при 10 °C, 100…115 Вт/(м·К)
• Коэфф. теплового расширения при 20-1000 °C, 4,6 К−1⋅10−6
• Вязкость разрушения 3…4 МПа·м1/2

Объем двигателя

Прежде чем говорить о компрессии и степени сжатия, разберемся с понятием объема. У цилиндра существует 3 вида объемов:

В полный объем входит рабочий объем и объем камеры сгорания. Каждый мотор имеет определенное количество цилиндров. Чтобы узнать общий объем двигателя, нужно сложить параметры каждого цилиндра.

Объемы цилиндра двигателя

Для расчета рабочего объема одного цилиндра, нужно умножить площадь сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня. Длина хода поршня определятся расстоянием от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ), т.е. от максимально нижнего до максимально верхнего положения поршня.

По формуле это выглядит так: Vраб. = πr 2 h, где π = 3,14, r – радиус, h – длина рабочего хода поршня.

Например, если объем одного цилиндра составил 499 кубических сантиметров, а цилиндров четыре, то нужно умножить 499 на 4 и получим 1996 кубических сантиметров. Далее, округляем до 2000 и делим на 1000, чтобы получить значение в литрах. Таким образом, рабочий объем двигателя составит 2 литра.

Объем двигателя – это параметр ДВС, который определяет его мощность.

В большинстве стран стоимость автомобильного налога зависит от рабочего объема двигателя. Чем он больше, тем дороже обходится налог. Например, объем мотора японского автомобиля “Kei Car” всего 0,66 кубических сантиметров. Владельцы этих машин вообще не платят дорожный налог.

Рабочий объем любого двигателя измеряется в кубических сантиметрах или литрах. Исходя из объема, автомобили делятся на категории:

• микролитражные (не больше 1,1 литра);
• малолитражные (от 1,2 до 1,7 литра);
• среднелитражные (от 1,8 до 3,5 литра);
• крупнолитражные (от 3,6 и больше).

Чем больше объем, тем больше топливно-воздушной смеси помещается в каждой камере сгорания. Этот показатель напрямую влияет на расход топлива, но вместе с тем увеличивается мощность автомобиля.

Сферы применения

Карборунд используется во многих областях промышленности, т. к. обладает высокой устойчивостью к разрушению и воздействию экстремальных температур. Вот основные сферы его применения:

• В качестве конструкционного материала — из камня изготавливают тормоза для гоночных автомобилей, панели и плиты, элементы для военной техники, абразивные насадки и др.
• В электронике — на основе карбида кремния изготавливают полупроводниковые приборы (тиристоры), сверхбыстрые диоды и пр.
• В сталеварении — используется в качестве топлива для получения стали, а также в коррекции температурного режима при производстве металлических изделий.
• В ядерной энергетике — из минерала изготавливают покрытие для элементов ядерного топлива, добавляют в состав шлифовальных паст и др.
• В ювелирном деле — применяется в качестве муассанита (т. к. по внешнему виду напоминает алмаз), им украшают кольца, ожерелья, колье, браслеты, серьги, броши и т. д.

Также читайте: Сугилит – таинственный самоцвет с острова Иваги

Интересный факт! Муассанит часто используют для имитации бриллианта, продавая покупателю изделия по стоимости дорогостоящего драгоценного камня (т. к. невооружённым глазом трудно отличить один от другого).

Что такое карбид?

Самодельные бомбы. Вот, что приходит на ум первым делом, когда слышим слово карбид. И нет, занимались производством этих опасных игрушек не предприятия оборонной промышленности, а, как правило, мальчишки, лет так десяти.

Лет двадцать назад это было излюбленное развлечение у подростков. Это сейчас все сидят за своими планшетами, а тогда миром правил пытливый ум ребенка, который норовил все испробовать на практике.

Для того, чтобы почувствовать себя Рембо, требовалось раздобыть один чудо-камешек. Находили их дети чаще всего на стройках. А дальше все было просто: пластиковый сосуд, камень, вода, плотно закрученный колпачок. Все это рьяно трясли, и в лучшем случае, отбрасывали куда подальше. А в худшем «снаряд» разрывало прямо в руках, тогда травм было не избежать.

Карбид кальция

Были и более безопасные пути использовать находку, к примеру, просто бросить в лужицу, тогда можно было наблюдать нечто похожее на действие современных бомбочек для ванны. Так что это за популярная «игрушка». Большинство из нас считали, что таким, как мы его знаем, карбид произвела природа. Но на самом деле это не так. И сегодня Вы в этом убедитесь.

Итак, вещество это всегда очень твердое, плюс ко всему, чтобы его расплавить, нужно приложить недюжинные усилия. На вид это темные, светлые, зеленоватые камни, либо порошок, все зависит от состава. Срок его годности недолог, как правило это полгода. Уложить емкости в общий склад не получится, у таких потенциально опасных веществ должен быть свой отсек.

Как Вы уже знаете, карбид постоянно норовит взорваться. Причем, некоторым соединениям даже особых условий не надо. Достаточно просто пересыпать порошок из тары в тару, как он может неожиданно рвануть.

Лечебные свойства

Помимо практического применения в разных сферах промышленности, минерал обладает лечебными свойствами. Вот некоторые из них:

• Избавляет от фобий и затяжной депрессии.
• Успокаивает нервы и улучшает сон.
• Нормализует обмен веществ.
• Улучшает состояние ЖКТ в случае гастрита или язвы.
• Восстанавливает функции печени, избавляя от гепатита и цирроза начальной стадии.
• При постоянном ношении устраняет головные и суставные боли.
• Нормализует гормональный фон.
• Улучшает кроветворение, и особенно полезен при анемии.
• Укрепляет иммунитет.

Ссылки

• Kelly, Jim.
  A brief history of SiC : [арх. 19.01.2008] // Jim Kelly’s filing cabinet. — Department of Chemistry, University College London, 2005. — 7 октября. — Дата обращения: 23.06.2020.
• Карбид кремния: технология, свойства, применение / Под ред. Беляева А. Е., Конаковой Р. В. — Харьков: ИСМА, 2010. — 532 с. — ISBN 978-966-02-5445-9
• Дигонский С. В.
  Газофазные процессы синтеза и спекания тугоплавких веществ. — М.: ГЕОС, 2013. — 462 с.

Магические свойства

Карборунд обладает следующими магическими свойствами:

• Улучшает материальное благосостояние и притягивает деньги своему владельцу.
• Помогает преодолеть страх на пути к цели, сметая все препятствия на пути.
• Помогает своему владельцу обрести сексуальную притягательность для противоположного пола.
• Улучшает память и интеллектуальные способности.
• Защищает от внешнего негатива (порча, сглаз, проклятие).

Будьте осторожны! Постоянно носить при себе карборунд не рекомендуется, т. к. это чревато нервным возбуждением или бессонницей.

Стоимость камня

Карборунд имеет относительно невысокую стоимость, поэтому по карману каждому. Вот его примерные расценки (измеряются в российских рублях):

• Необработанные самородки (кристаллы) — можно приобрести в пределах 1000 руб.
• В качестве ювелирных украшений (подвески, кольца, колье, браслеты и др.) — 4000-15000.

Серьги из камня

Уход за украшениями

Материал искусственного минерала достаточно устойчив к внешним повреждениям, воздействию высоких температур и кислот, поэтому ухаживать за ним легко и просто. Чтобы муассанит долго служил «верой и правдой», достаточно соблюдать 2 условия:

1. Хранить камень в шкатулке (можно в «компании» других украшений).
2. По мере необходимости чистить любыми моющими средствами, за исключением абразивов (т. к. может пострадать микроплёнка, нанесённая на поверхность камня).

Совместимость со знаками зодиака

(«+++» — камень подходит идеально, «+» — можно носить, «-» — категорически противопоказан):

Минерал подходит всем знакам зодиака без исключения. Но наибольшую пользу он принесёт людям стихии Огня (Львы, Стрельцы, Овны) и Воздуха (Водолеи, Близнецы, Весы).

Вам подходит этот камень?

Интересное о камне

Распространено несколько интересных фактов о камне:

• Возле вулкана Везувий (расположен в Италии) туристам в качестве карборунда продают застывшую лаву.
• Муассанит часто называют «космическим» камнем, т. к. в космосе он присутствует в большем количестве, нежели на Земле.
• Учёные предполагают, что природный карбид кремния впервые появился за пределами Солнечной системы. К таким выводам они пришли после изучения Мерчисонского метеорита.
• Впервые минерал был открыт французским учёным Анри Муассаном. Отсюда и его говорящее название.

Карборунд

Карборунд = синтетический муассанит – искусственно полученный карбид кремния. Минералом не является

Карборунд = синтетический муассанит – искусственно полученный карбид кремния. Минералом не является.

Получают при сплавлении песка и угля (т. е. кремнезема и углерода). Напоминает антрацит, но переливается всеми цветами радуги.

Коэффициент приломления у ювелирного образца карборунда (2,65) выше чем у алмаза (2,42).

Запатентован карборунд Эдвардом Гудричем Ачесоном 28 февраля 1893, но сообщения о получении данного соединения были и раньше, например Деспретз (1849), Марсден (1880) и Колсон (1882).