Меню за съдържание
● Какво е волфрамов карбид?
>> Композиция и структура
>> Процес на производство
● Основни свойства на волфрамовия карбид
>> Твърдост и сила
>> Топлинни свойства
>> Химическа стабилност и устойчивост на корозия
>> Триене и устойчивост на износване
● Приложения на волфрамов карбид
>> Режещи инструменти и обработка
>> Износени части
>> Бижута
>> Аерокосмическо и авиация
>> Производство на нефт и газ
>> Други приложения
● Предимства на волфрамовия карбид
>> Висока издръжливост
>> Ефективност на разходите
>> Универсалност
>> Химическа и термична стабилност
● Заключение
● Често задавани въпроси за волфрамов карбид
>> 1. Кой е основният състав на волфрамовия карбид?
>> 2. Колко трудно е волфрамов карбид в сравнение с други материали?
>> 3. В кои индустрии обикновено се използва карбид от волфрамов?
>> 4. Кои са основните предимства на използването на волфрамов карбид?
>> 5. Как волфрамовият карбид се съпротивлява и корозия?
● Цитати:
Волфрамовият карбид е съединение, известно със своята изключителна твърдост, издръжливост и гъвкавост. Уникалните му имоти го правят незаменим в различни индустрии, от аерокосмическото пространство до бижута. Тази статия се задълбочава в характеристиките, приложенията и предимствата на Волфрамов карбид , осигурявайки цялостно разбиране защо се счита за метал с презареждане.
Какво е волфрамов карбид?
Волфрамов карбид (WC) е химическо съединение, включващо равни части от волфрамово и въглеродни атоми [8]. Обикновено се появява като сив прах, който може да бъде притиснат и оформен в различни форми чрез процес, наречен синтероване [8]. Този процес включва нагряване на праха до висока температура, свързвайки частиците заедно, за да се създаде твърд, плътен материал [8].
Композиция и структура
Химическата формула за волфрамов карбид е WC. Съединението може да съществува в две кристални форми: шестоъгълни и кубични, в зависимост от температурата по време на създаването му [1]. Шестоъгълната структура е най -често срещаната при стайна температура и допринася за забележителните механични свойства на материала [1]. Константите на решетката за шестоъгълната структура са A = 2,900 Å и C = 2,831 Å, което показва компактно разположение на атомите в кристалната решетка [1].
Процес на производство
Волфрамов карбид се произвежда чрез реагиране на волфрамов метал с въглерод при високи температури, обикновено между 1500 ° С и 2000 ° С [1]. Това гарантира, че съединението е напълно оформено [1]. Алтернативните методи за синтез включват реагиране на волфрамов хексафлуорид с метан или метанол в присъствието на водород, предлагайки гъвкавост в производствените подходи [1].
Основни свойства на волфрамовия карбид
Изключителните свойства на волфрамовия карбид го правят търсен материал в многобройни приложения. Тези свойства включват твърдост, здравина, термична стабилност и химическа устойчивост.
Твърдост и сила
Волфрамовият карбид е изключително твърд, класира се между 9 и 9,5 по скалата на твърдостта на MOHS [1] [3]. Това го прави почти толкова твърд, колкото диамант и значително по -трудно от стоманата [1] [3]. Броят на твърдостта на Vickers е около 2600, подчертавайки забележителната си съпротива срещу вдлъбнатината [1]. Твърдостта на Бринел на волфрамовия карбид е приблизително 25000 BHN (преобразувана), допълнително демонстрира своята превъзходна твърдост [6].
Материалът също показва много висока якост на натиск, надминавайки практически всички разтопени, отливки или ковани метали [4] [7]. Свързаността му е почти три пъти по -голяма от тази на стоманата, което го прави силно устойчив на огъване и разтягане [1]. Волфрамовият карбид има модул на Young от приблизително 530–700 GPA, отразявайки способността му да издържа на значителен стрес без деформация [1]. Крайната якост на опън е около 344 MPa [1].
Топлинни свойства
Волфрамовият карбид е добре подходящ за приложения с висока температура поради изключителните си термични свойства. Той има висока точка на топене от 2870 ° C, което позволява да се използва в среда, където екстремната топлина е често срещана [1]. Топлинната проводимост на материала е 110 w/m · k, което позволява ефективен топлопренос [1]. Освен това, коефициентът му на термично разширение е 5,5 μm/m · K, което означава, че се разширява много малко с температурните промени [1].
Химическа стабилност и устойчивост на корозия
Волфрамовият карбид проявява отлична химическа стабилност, устойчива на атаки от повечето киселини [1]. Освен това е силно устойчив на корозия, като издържа широк спектър от кисела и алкална среда [1]. Въпреки че е устойчив на повечето киселини, той може да бъде атакуван от смес от хидрофлуорови и азотни киселини над стайна температура [1]. Той реагира с флуорен газ при стайна температура и с хлор над 400 ° С [1]. Окисляването на волфрамовия карбид започва при 500–600 ° С, образувайки волфрамов триоксид (WO₃) при по -високи температури [1].
Триене и устойчивост на износване
Съставите на волфрамовия карбид показват нисък сух коефициент на стойности на триене в сравнение със стоманите [4]. Те също имат изключителна устойчивост на жлъчката и заваряването на повърхността [4]. Волфрамовият карбид се носи до 100 пъти по -дълго от стоманата при условия, включително абразия, ерозия и жлъчка [4].
Приложения на волфрамов карбид
Уникалната комбинация от имоти прави волфрамовия карбид ценен в широк спектър от индустрии. Приложенията му се обхващат от инструменти за рязане и устойчиви на износване части до бижута и аерокосмически компоненти.
Режещи инструменти и обработка
Едно от основните приложения на волфрамовия карбид е в режещите инструменти [2]. Изключителната му твърдост и устойчивост на износване значително разширяват експлоатационния живот на инструментите, използвани при високоскоростни обработващи операции [2]. Инструментите на волфрамовия карбид се използват за рязане на различни материали, включително метали, композити и пластмаси [2].
Износени части
Волфрамовият карбид се използва за производство на устойчиви на износване части, които издържат на тежки условия [5]. Тези части се използват в индустрии като нефт и газ, добив и строителство [2] [5]. Компоненти като свредла, стъбла на клапаните и части от помпата се възползват от покрития с волфрамов карбид, които удължават живота си в абразивна среда с високо налягане [2].
Бижута
Tungsten Carbide придоби популярност в бижутерийната индустрия поради своята издръжливост и устойчивост на надраскване [3] [8]. Пръстените от волфрамов карбид са популярен избор за тези, които търсят дълготрайна и ниска опция за поддръжка [3] [9]. Твърдостта на материала гарантира, че бижутата запазват блясъка си и завършват с течение на времето [3] [9].
Аерокосмическо и авиация
Аерокосмическата и авиационната индустрия използват покрития от волфрамов карбид, за да предпазят критичните компоненти на двигателя от износване [2]. Тези покрития се нанасят върху лопатките на турбината, компресорни уплътнения и компонентите за кацане [2]. Способността на материала да поддържа силата и целостта си при тежък стрес и ерозивни условия го прави идеален за защита на хардуера от ерозия, абразия и увреждане на удара [2].
Производство на нефт и газ
В нефтената и газовата индустрия волфрамовите карбидни покрития защитават сондажното оборудване и производствените компоненти [2]. Тези покрития удължават живота на сондажните битове, стъблата на клапаните и компонентите на помпата, работещи в абразивна среда с високо налягане [2]. Изключителната устойчивост на износване и възможности за защита на корозията помагат за поддържане на целостта на оборудването при сондажни операции с дълбоки яздове [2].
Други приложения
Волфрамовият карбид се използва и в различни други приложения, включително:
- Структурни материали за пещ в пещи [5]
- Компоненти на реактивния двигател [5]
- Cermet Materials [5]
- Отоплителни елементи на съпротивление [5]
- Хирургически инструменти [10]
- Риболовни тежести [11]
- Трекинг и ски стълбове [11]
- Радиационни екраниращи материали [11]
Предимства на волфрамовия карбид
Tungsten Carbide предлага няколко предимства пред други материали, което го прави предпочитан избор в много приложения.
Висока издръжливост
Изключителната твърдост и устойчивост на износване на волфрамовия карбид го правят силно издръжлив [1] [3]. Той може да издържи на тежки условия и да поддържа структурната си цялост за продължителни периоди [1] [3].
Ефективност на разходите
Въпреки че първоначалната цена на волфрамовия карбид може да бъде по-висока от някои други материали, нейното дълголетие и намалената нужда от подмяна го правят рентабилно решение в дългосрочен план [2]. Неговата превъзходна ефективност се превръща в намален престой и подобрена оперативна ефективност [2].
Универсалност
Волфрамовият карбид може да бъде пригоден да отговори на специфичните нужди на различни приложения [5] [11]. Той може да се комбинира с други метали, като никел, желязо, сребро и мед, за да се създадат специализирани сплави и композитни материали [11].
Химическа и термична стабилност
Химическата стабилност на волфрамовия карбид и устойчивостта на корозия го правят подходящ за употреба в сурови химически среди [1]. Високата му точка на топене и топлинната проводимост също го правят идеален за приложения с висока температура [1].
Заключение
Волфрамовият карбид е забележителен материал, известен със своята изключителна твърдост, издръжливост и гъвкавост. Нейната уникална комбинация от имоти го прави незаменим в широк спектър от индустрии, включително аерокосмическо, нефт и газ, производство и бижута. Независимо дали се използва в режещи инструменти, устойчиви на износване части или защитни покрития, волфрамовият карбид предлага превъзходна производителност и дълголетие. С напредването на технологиите се очаква приложенията на волфрамовия карбид да се разширят допълнително, затвърждавайки позицията му като критичен материал в съвременната индустрия.
Често задавани въпроси за волфрамов карбид
1. Кой е основният състав на волфрамовия карбид?
Волфрамовият карбид се състои предимно от равни части от волфрамов и въглеродни атоми (WC) [8].
2. Колко трудно е волфрамов карбид в сравнение с други материали?
Волфрамовият карбид се нарежда между 9 и 9,5 по скалата на твърдостта на MOHS, което го прави почти толкова твърд, колкото диамант и значително по -труден от стоманата [1] [3].
3. В кои индустрии обикновено се използва карбид от волфрамов?
Волфрамовият карбид обикновено се използва в индустрии като аерокосмически, нефт и газ, производство, строителство и бижута [2] [3] [5] [10].
4. Кои са основните предимства на използването на волфрамов карбид?
Основните предимства на използването на волфрамов карбид включват нейната висока издръжливост, ефективност на разходите, гъвкавост и химическа и топлинна стабилност [1] [2] [3] [11].
5. Как волфрамовият карбид се съпротивлява и корозия?
Волфрамовият карбид проявява отлична химическа стабилност, устойчива на атаки от повечето киселини и е силно устойчива на корозия, като издържа широк спектър от киселинни и алкални среди [1]. Неговата твърдост и свързващи метали като кобалт създават плътни оксидни филми, които засилват здравината и устойчивостта [1].
Цитати:
[1] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://metalstek.com/tungsten-carbide/
[4] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[5] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[6] https://material-properties.org/tungsten-carbide-p-prongth-hardness-melting-toint/
[7] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[8] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-nungsten-carbide/
[9] https://blog.theartisanrings.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-the-ultimate-comparison-guide/
[10] https://www.tungco.com/insights/blog/5-nungsten-carbide-applications/
[11] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-nungsten-carbide/
