Меню змесціва
● Уводзіны
● Разуменне цвёрдасці
>> Вызначэнне цвёрдасці
>> Вымярэнне цвёрдасці
>>> Маштаб мохса
>>> Тэст на цвёрдасць Вікерса
● Карбід вальфраму: уласцівасці і характарыстыкі
>> Склад і структура
>> Цвёрдасць карбіду вальфраму
>> Прымяненне карбіду вальфрама
● Алмаз: самае складанае натуральнае рэчыва
>> Фарміраванне і структура
>> Цвёрдасць алмаза
>> Прымяненне алмаза
● Параўноўваючы карбід вальфрама і алмаз
>> Параўнанне цвёрдасці
>> Іншыя параўнанні маёмасці
>>> Вынослівасць
>>> Цеплаправоднасць
>>> Каштаваць
● Прыкладанні, дзе мае значэнне цвёрдасць
>> Інструменты прамысловага рэзкі
>> Свіральнае абсталяванне
>> Устойлівыя да зносу пакрыцця
>> Ювелірныя вырабы
● Фактары, якія ўплываюць на цвёрдасць
>> Чысціня і склад
>> Крышталічная арыентацыя
>> Працэс вытворчасці
● Памылковыя ўяўленні пра цвёрдасць
>> Цвёрдасць роўная непарушнасцю
>> Цвёрдасць - адзіная важная ўласцівасць
>> Усе алмазы аднолькава цяжкія
● Будучыя распрацоўкі
>> Сінтэтычныя супер жорсткія матэрыялы
>> Нанакаміты
● Выснова
● FAQ
>> 1. Ці можа карбід вальфраму драпаць алмаз?
>> 2. Чаму ў некаторых прыкладаннях выкарыстоўваецца карбід вальфраму?
>> 3. Ці ёсць матэрыялы цяжэй, чым алмаз?
>> 4. Як кошт карбіду вальфраму параўноўваецца з алмазам?
>> 5. Ці можна выкарыстоўваць карбід вальфраму ў ювелірных вырабах, як алмазы?
● Цытаты:
Уводзіны
Свет матэрыялаў навукі напоўнены займальнымі рэчывамі, кожны з якіх можа пахваліцца унікальнымі ўласцівасцямі, якія робяць іх прыдатнымі для розных прыкладанняў. Сярод іх, Карбід вальфраму і алмаз вылучаюцца як два з самых складаных матэрыялаў, вядомых чалавецтву. Абодва прыцягнулі значную ўвагу сваёй выключнай цвёрдасці і даўгавечнасці, што прывяло да шырокага выкарыстання ў прамысловых і спажывецкіх дадатках. Аднак часта ўзнікае агульнае пытанне: ці складаней карбід вальфрама, чым алмаз? Гэты артыкул накіравана на тое, каб глыбока вывучыць гэты запыт, параўноўваючы ўласцівасці гэтых двух выдатных матэрыялаў і асвятлення святла на адпаведныя моцныя бакі і прыкладанні.
Разуменне цвёрдасці
Перш чым паглыбіцца ў параўнанне паміж карбідам вальфраму і алмазам, вельмі важна зразумець, што мы маем на ўвазе пад 'цвёрдасць ' у матэрыялазнаўства.
Вызначэнне цвёрдасці
Цвёрдасць - гэта паказчык супраціву матэрыялу да лакалізаванай дэфармацыі, звычайна выкліканай паглыбленнем або драпінамі. Гэта важная ўласцівасць, якая вызначае, наколькі добра матэрыял можа супрацьстаяць зносу, а таксама яго прыдатнасці для розных прыкладанняў.
Вымярэнне цвёрдасці
Для вымярэння цвёрдасці выкарыстоўваецца некалькі маштабаў, а маштаб MOHS і тэст на цвёрдасць Вікерса - адзін з самых распаўсюджаных.
Маштаб мохса
Шкала MOHS, распрацаваная ў 1812 годзе нямецкім мінералогам Фрыдрых Мохс, ацэньвае цвёрдасць матэрыялаў па шкале ад 1 да 10. Кожны нумар уяўляе сабой здольнасць матэрыялу да драпін, ацэненых ніжэй па шкале.
Тэст на цвёрдасць Вікерса
Тэст на цвёрдасць Вікерса забяспечвае больш дакладнае вымярэнне цвёрдасці. Гэта ўключае ў сябе націск на разгадкі ў форме ў форму ў матэрыял з вядомай сілай і вымярэнне памеру атрыманага адступлення.
Карбід вальфраму: уласцівасці і характарыстыкі
Карбід вальфраму - гэта злучэнне атамаў вальфраму і вугляроду ў суадносінах 1: 1. Ён вядомы сваёй выключнай цвёрдасці і зносу, што робіць яго папулярным выбарам для розных прамысловых прыкладанняў.
Склад і структура
Карбід вальфраму, як правіла, складаецца з карбідных зерняў вальфраму, які трымаецца разам матэрыялам -падшыўкай, часта кобальту. Гэты склад дае яму унікальнае спалучэнне цвёрдасці і трываласці [1].
Цвёрдасць карбіду вальфраму
Па шкале MOHS, хуткасць карбіду вальфраму паміж 8,5 і 9,5, у залежнасці ад яго дакладнага складу [2]. Гэта змяшчае яго ў лік самых складаных вядомых матэрыялаў, толькі некалькі рэчываў, уключаючы алмаз.
Прымяненне карбіду вальфрама
З -за яго цвёрдасці і зносу, карбід вальфраму знаходзіць выкарыстанне ў:
1. Рэжучыя інструменты для металаапрацоўкі
2. Здабыча і буравое абсталяванне
3. Устойлівыя да зносу кампаненты ў машынах
4. Ювелірныя вырабы і вытворчасць гадзін
Алмаз: самае складанае натуральнае рэчыва
Алмаз, алотроп вугляроду, славіцца як самае складанае натуральнае рэчыва на зямлі.
Фарміраванне і структура
Алмазы ўтвараюцца глыбока ў зямлі пры экстрэмальных умовах ціску і тэмпературы. Іх крышталічная структура, з кожным атамам вугляроду, звязаны з чатырма іншымі, у чатырохгранным размяшчэнні, спрыяе іх выключнай цвёрдасці [7].
Цвёрдасць алмаза
Алмаз сядзіць у верхняй частцы шкалы MOHS з рэйтынгам 10. Па шкале Вікерса алмаз можа мець значэнне цвёрдасці да 10 000 HV, хоць гэта можа мяняцца ў залежнасці ад пэўнага алмаза [7] [18].
Прымяненне алмаза
Алмазы выкарыстоўваюцца ў:
1. Рэзкі і шліфаваныя інструменты
2. Эксперыменты з высокім ціскам
3. Ювелірныя вырабы
4. Некаторыя электронныя прыкладанні
Параўноўваючы карбід вальфрама і алмаз
Цяпер, калі мы даследавалі ўласцівасці абодвух матэрыялаў, давайце непасрэдна параўноўваем карбід вальфраму і алмаз з пункту гледжання цвёрдасці і іншых адпаведных характарыстык.
Параўнанне цвёрдасці
Хоць абодва матэрыялы выключна цвёрды, алмаз сапраўды складаней, чым карбід вальфраму. Па шкале MOHS, алмаз ацэньвае 10, у той час як карбід вальфраму звычайна ацэньвае паміж 8,5 і 9,5 [2] [7].
Іншыя параўнанні маёмасці
Вынослівасць
У той час як алмаз складаней, карбід вальфраму звычайна больш жорсткі. Трымальнасць ставіцца да здольнасці матэрыялу паглынаць энергію перад разбурэннем. Кампазіцыйная структура цвёрдых карбідных зерняў у цвёрдым металічным злучэнні дае ёй вялікую трываласць у параўнанні з алмазам [1] [18].
Цеплаправоднасць
Алмаз мае больш высокую цеплаправоднасць, чым карбід вальфраму. Гэта ўласцівасць робіць алмаз выдатным для рассейвання цяпла ў рэжучых інструментах [18].
Каштаваць
Карбід вальфраму, як правіла, менш дарагі, чым алмаз, што робіць яго больш эканамічным выбарам для многіх прыкладанняў, дзе патрабуецца надзвычайная цвёрдасць, але цвёрдасць на ўзроўні алмазаў не патрэбная [21].
Прыкладанні, дзе мае значэнне цвёрдасць
Экстрэмальная цвёрдасць як карбіду вальфраму, так і алмаза робіць іх каштоўнымі ў розных дадатках, дзе знос мае вырашальнае значэнне.
Інструменты прамысловага рэзкі
Абодва матэрыялы выкарыстоўваюцца ў рэжучых інструментах, але для розных мэтаў. Карбід вальфраму часта выкарыстоўваецца для рэзкі металу, у той час як алмаз аддаецца перавагу для рэзкі надзвычай цвёрдых матэрыялаў, такіх як кераміка ці іншыя алмазы [24].
Свіральнае абсталяванне
У нафтавай і газавай прамысловасці абодва матэрыялы выкарыстоўваюцца ў буравых бітах. Алмаз часта выкарыстоўваецца ў выглядзе кавалачкаў полікрышталічнага алмаза (PDC) для свідравання праз цвёрдыя пароды [4].
Устойлівыя да зносу пакрыцця
Абодва матэрыялы могуць быць выкарыстаны ў якасці пакрыцця для паляпшэння зносу розных кампанентаў. Алмазападобныя пакрыцці вугляроду (DLC) асабліва папулярныя ў некаторых прыкладаннях [18].
Ювелірныя вырабы
У той час як алмазы традыцыйна выкарыстоўваюцца ў выдатных упрыгожваннях, карбід вальфраму набывае папулярнасць у апошнія гады для мужчынскіх вясельных палос з -за яго трываласці і ўстойлівасці да драпін [16].
Фактары, якія ўплываюць на цвёрдасць
Важна адзначыць, што цвёрдасць як карбіду вальфраму і алмаза можа мяняцца ў залежнасці ад некалькіх фактараў:
Чысціня і склад
Для карбіду вальфраму суадносіны вальфраму да вугляроду, а тып і колькасць выкарыстоўванага злучнага матэрыялу могуць паўплываць на яго цвёрдасць. Для алмазаў наяўнасць прымешак або дэфектаў у крышталічнай структуры можа паўплываць на цвёрдасць [1] [18].
Крышталічная арыентацыя
У алмазах цвёрдасць можа нязначна мяняцца ў залежнасці ад крыштальнай арыентацыі. Некаторыя напрамкі ў крышталі крыху больш складаныя, чым іншыя [18].
Працэс вытворчасці
Для сінтэтычных алмазаў і карбіду вальфраму вытворчы працэс можа паўплываць на канчатковую цвёрдасць. Такія фактары, як тэмпература спекання і ціск, могуць паўплываць на ўласцівасці канчатковага прадукту [6].
Памылковыя ўяўленні пра цвёрдасць
Існуе некалькі распаўсюджаных памылак пра матэрыяльную цвёрдасць, якую варта звярнуцца:
Цвёрдасць роўная непарушнасцю
У той час як карбід вальфраму і алмаз надзвычай жорсткія, ні адзін з іх не парушаецца. Абодва могуць быць разбіты або сколаваны з дастатковай сілай [10] [18].
Цвёрдасць - адзіная важная ўласцівасць
Хоць цвёрдасць мае вырашальнае значэнне для многіх прыкладанняў, іншыя ўласцівасці, такія як трываласць, цеплаправоднасць і кошт, часта аднолькава важныя пры выбары матэрыялу для пэўнага выкарыстання [21] [24].
Усе алмазы аднолькава цяжкія
Натуральныя алмазы могуць мяняцца па цвёрдасці ў залежнасці ад умоў іх фарміравання і наяўнасці прымешак. Былі створаны некаторыя сінтэтычныя брыльянты, якія складаней, чым натуральныя алмазы [13].
Будучыя распрацоўкі
Даследаванне ў галіне матэрыялазнаўства працягвае падштурхоўваць межы таго, што магчыма з пункту гледжання матэрыяльнай цвёрдасці:
Сінтэтычныя супер жорсткія матэрыялы
Навукоўцы працуюць над распрацоўкай новых сінтэтычных матэрыялаў, якія патэнцыйна могуць пераўзысці алмаз у цвёрдасці. Такія матэрыялы, як Wurtzite Boron Nitride і Lonsdaleite (шасцігранны алмаз), паказваюць у гэтай галіне [17].
Нанакаміты
Даследчыкі вывучаюць нанакамбінальныя матэрыялы, якія спалучаюць цвёрдасць матэрыялаў, такіх як алмаз або карбід вальфраму з трываласцю іншых матэрыялаў, што патэнцыйна стварае рэчывы з аптымальным балансам уласцівасцей [6].
Выснова
У заключэнне, у той час як карбід вальфраму сапраўды з'яўляецца адным з самых складаных матэрыялаў, вядомых чалавеку, ён не складаней, чым алмаз. Алмаз застаецца самым складаным рэчывам, якое ўзнікае, з цвёрдасцю MOHS 10 у параўнанні з 8,5-9,5 вальфрамавага карбіду. Аднак гэта не значыць, што Diamond заўсёды лепшы выбар для ўсіх прыкладанняў. Спалучэнне карбіду вальфраму экстрэмальнай цвёрдасці і цудоўнай трываласці робіць яго ідэальным для многіх прамысловых і спажывецкіх прыкладанняў, дзе далікатнасць Дайманта можа стаць недахопам.
Выбар паміж карбідам вальфраму і алмазам часта зводзіцца да канкрэтных патрабаванняў прыкладання, у тым ліку такіх фактараў, як тып чаканага зносу, асяроддзе, у якім будзе выкарыстоўвацца матэрыял, і меркаванні выдаткаў. Абодва матэрыялы працягваюць гуляць вырашальную ролю ў розных галінах: ад рэжучых інструментаў і буравага абсталявання да ювелірных вырабаў высокага класа.
Па меры таго, як матэрыялазнаўства працягвае прасоўвацца, мы можам бачыць распрацоўку новых супер-жорсткіх матэрыялаў, якія кідаюць выклік пазіцыі Diamond у верхняй частцы маштабу цвёрдасці. Аднак да гэтага часу Diamond захоўвае сваю карону як самую цвёрдую вядомае прыроднае рэчыва, а карбід вальфраму ўважліва сочыць за ўніверсальным і вельмі каштоўным матэрыялам.
FAQ
1. Ці можа карбід вальфраму драпаць алмаз?
Не, карбід вальфраму не можа падрапаць алмаз. Алмаз складаней, чым карбід вальфраму па шкале MOHS (10 супраць 8,5-9,5), гэта значыць, алмаз можа драпаць карбід вальфраму, але не наадварот [2] [7].
2. Чаму ў некаторых прыкладаннях выкарыстоўваецца карбід вальфраму?
Карбід вальфраму часта выкарыстоўваецца замест алмаза з -за яго меншай кошту, большай трываласці і прасцейшай вытворчасці. Гэта асабліва карысна ў дадатках, дзе патрэбна надзвычайная цвёрдасць, але цвёрдасць на ўзроўні алмазаў не патрэбная [21] [24].
3. Ці ёсць матэрыялы цяжэй, чым алмаз?
У той час як алмаз - гэта самы складаны натуральны матэрыял, былі створаны некаторыя сінтэтычныя матэрыялы, якія могуць быць цяжэйшымі. Сюды ўваходзяць wurtzite boron nitride і lonsdaleite (шасцігранны алмаз), хоць іх практычнае прымяненне ў цяперашні час абмежаваныя [17].
4. Як кошт карбіду вальфраму параўноўваецца з алмазам?
Карбід вальфраму, як правіла, значна танней, чым алмаз. Гэта робіць яго больш эканамічным выбарам для многіх прамысловых прыкладанняў, дзе патрабуецца надзвычайная цвёрдасць [21].
5. Ці можна выкарыстоўваць карбід вальфраму ў ювелірных вырабах, як алмазы?
Так, карбід вальфраму ўсё часцей выкарыстоўваецца ў ювелірных вырабах, асабліва ў мужчынскіх вясельных групах. Ён цэніцца за яго трываласць, супраціў драпіны і сучасны выгляд. Аднак у яго няма такога ж бляску і агню, што і алмаз, таму звычайна ён не выкарыстоўваецца ў якасці каштоўнага каменя [16].
Цытаты:
[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://www.fa.ihrcarbide.com/news/is-tungsten-carbide-stronger-than-diamond/
[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[5] https://www.tungstenringsco.com/blog/2023/06/tungsten-vs-diamond/
[6] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html
[7] https://www.gemsociety.org/article/does-diamond-hardness-matter/
[8] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/
[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[10] https://www.rarecarat.com/blog/diamond-ring-sips/diamond-questions-we-ve-got-answers
[11] https://jewelrydepotusa.com/metal-comparison/
[12] https://www.retopz.com/57-frequet-asked-questions-faqs-aut-tungsten-carbide/
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/superhard_material
[14] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[15] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[16] https://www.menstungstenonline.com/tungsten-diamond-two-hardest-materials-go--in-anhand.html
[17] https://www.reddit.com/r/gemstones/comments/1ahga1f/what_gemstone_other_than_diamond_is_harder_than/
[18] https://en.wikipedia.org/wiki/diamond_industry
[19] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[20] https://www.minerals.net/mineral/diamond.aspx
[21] https://www.burdental.com/blog/comparison-of-dental-diamond-burs-and-tungsten-carbide-burs
[22] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[23] https://www.shutterstock.com/search/diamond-hardness
[24] https://triaticinc.com/blog/the-difference-betweendiamond-core-bits-carbide/
[25] https://chemistry.stackexchange.com/questions/102971/why-can-a-diamond-be-broken-using-a-hammer-if-its-the-hard-natural-substance
[26] https://eagle-dental.com/blogs/articles/diamond-vs-carbide
