Меню за съдържание
● Въведение в волфрам и волфрамов карбид
>> Какво е волфрам?
>> Какво е волфрамов карбид?
● Композиция и структура
● Физически и механични свойства
>> Твърдост
>> Плътност
>> Точка на топене
>> Топлинна и електрическа проводимост
>> Здравина и мрачност
● Производствени процеси
>> Волфрамово производство
>> Производство на волфрамов карбид
● Приложения
>> Волфрамовият използва
>> Волфрамов карбид използва
● Сравнение на разходите
● Съображения за околната среда и безопасността
● Обобщена таблица: волфрам срещу волфрамов карбид
● Заключение
● Често задавани въпроси (често задавани въпроси)
>> 1. Каква е основната разлика между волфрам и волфрамов карбид?
>> 2. Може ли волфрамов карбид да се използва за електрически приложения като волфрам?
>> 3. Защо волфрамовият карбид е толкова по -труден от волфрамовата?
>> 4. Волфрамов карбид по -скъп ли е от волфрамовата?
>> 5. Безопасен ли е волфрам и волфрамов карбид?
● Цитати:
Волфрам и Волфрамовият карбид са два материала, често споменати заедно поради свързаните с тях имена и споделения елемент, волфрам. Те обаче се различават значително по състава, физическите свойства, твърдостта, приложенията и разходите. Тази статия изследва тези различия по дълбочина, осигурявайки цялостно разбиране на уникалните характеристики и употреби на всеки материал.
Въведение в волфрам и волфрамов карбид
Какво е волфрам?
Волфрам (химически символ W, атомно номер 74) е чист метален елемент, известен със своята изключителна плътност, твърдост и най -високата точка на топене на всички метали при 3,422 ° C (6,192 ° F). Това е сиво-бял метал с отлична топлинна и електрическа проводимост и е силно устойчив на корозия и износване. Волфрамът се намира естествено при минерали като Wolframite и Scheelite и се извлича чрез сложни процеси на рафиниране.
Какво е волфрамов карбид?
Волфрамов карбид (химическа формула WC) е химическо съединение, образувано чрез комбиниране на волфрам и въглеродни атоми в съотношение приблизително 1: 1. Това е керамично-метален композит (CERMET), често смесен с метално свързващо вещество като кобалт, за да се подобри здравината. Волфрамовият карбид е известен със своята изключителна твърдост, класирайки се от 9 до 9,5 по скалата на MOHS, на второ място след Diamond. Той се синтезира чрез процес на прах металургия и се използва широко в индустриални приложения, изискващи устойчивост на износване.
Структура на състава и структурата
| материала |
Структура |
на |
| Волфрам |
Чист елемент (w) |
Метал, ориентиран към тялото (BCC) |
| Волфрамов карбид |
Съединение от волфрам и въглерод (WC), често с кобалтово свързващо вещество |
Шестоъгълен кристален керамично-метален композит |
Волфрамът е едноелементен метал, докато волфрамовият карбид е съединение, което включва въглеродни атоми, свързани с волфрам, образувайки много твърда структура, подобна на керамика. Добавянето на въглерод и свързващи вещества като Cobalt придава на волфрамов карбид уникалните му свойства, различни от чистия волфрам.
Физически и механични свойства
Твърдост
- Волфрам: твърд метал с твърдост на MOHS от приблизително 7,5 до 8, подобно на втвърдена стомана.
- Волфрамов карбид: Изключително твърд, с твърдост на MOHS от 9 до 9.5, съперничащ диамант.
Тази разлика в твърдостта означава, че волфрамовият карбид може да отреже или износва много други материали, включително самия волфрам, което го прави идеален за режещи инструменти и абразиви.
Плътност
- Волфрамов: Много гъст метал, плътност около 19,3 g/cm³, по -тежка от оловото и желязото.
- Волфрамов карбид: Малко по -малко плътен от волфрамовата, около 15,6 до 15,7 g/cm³, но все пак много по -тежко от стоманата.
Високата плътност и на двата материала допринася за тяхното използване в приложения, изискващи маса в малък обем, като противотежести и бронирани снаряди.
Точка на топене
- Волфрам: най -високата точка на топене на всеки метал при 3,422 ° C (6,192 ° F).
- Волфрамов карбид: Висока точка на топене от приблизително 2870 ° C (5,198 ° F), по -ниска от волфрамовата, но все пак много висока.
Разликата в точката на топене отразява различното им атомно свързване. Металните връзки на волфрамовете изискват повече енергия, за да се счупят от ковалентните връзки в волфрамовия карбид.
Топлинна и електрическа проводимост
- Волфрамов: Отлична топлопроводимост (~ 173 W/M · K) и добра електрическа проводимост.
- Волфрамов карбид: Добра топлопроводимост (около 110 W/M · K), но по -ниска електрическа проводимост в сравнение с волфрамовата.
Превъзходната електрическа проводимост на волфрама го прави ценен при електрически контакти и нишки, докато по -ниската проводимост на волфрамовия карбид ограничава използването му в електрически приложения.
Здравина и мрачност
- Волфрам: по -пластична и по -малко чуплива, по -добра устойчивост на въздействие.
- Волфрамов карбид: Много твърд, но крехък, предразположен към чипиране или разрушаване при силно въздействие.
Тази мрачност изисква волфрамови карбидни инструменти да се използват внимателно, често с поддръжка или в композитни форми, за да се предотврати счупването.
Производствени процеси
Волфрамово производство
Волфрамът се извлича от руди като Волфрамит и Шелит чрез серия от химични процеси, включващи печене, излугване и редукция. След това пречистеният волфрамов прах се консолидира чрез синтероване или разтопяване и хвърляне във форми. Поради високата си точка на топене, волфрамът често се обработва от прахова металургия, а не от топене.
Производство на волфрамов карбид
Волфрамовият карбид се произвежда чрез комбиниране на волфрамов прах с въглеродно черно и загряване на сместа във водородна атмосфера при 1,400–1,600 ° C. Този процес, наречен карбуризация, образува WC съединението. След това прахът се смесва с кобалтово свързващо вещество и се синхронизира при високо налягане и температура, за да се получат плътни, твърди части.
Приложения
Волфрамовият използва
- Електрически нишки: Високата точка на топене и електрическата проводимост на волфрама го правят идеален за нажежаеми крушки нишки и отоплителни елементи.
- Сплави: Добавени към стомана и други метали за подобряване на твърдостта и устойчивостта на топлина в режещите инструменти и аерокосмическите компоненти.
-Радиационно екраниране: Използва се при медицинско и промишлено рентгеново екраниране поради плътността и нетоксичността си в сравнение с оловото.
- Тежести и противовес: Използва се в приложения, изискващи плътни, компактни тегла, като например в състезателни автомобили, самолети и баласт.
Волфрамов карбид използва
- Режещи инструменти: широко използвани при свредла, фрезови резачки и ножове за триони за металообработване, добив и конструкция поради изключителна твърдост и устойчивост на износване.
- Устойчиви на износване части: Компоненти като дюзи, лагери и чинии за износване в индустриални машини.
- Бижута: Използва се в пръстени и часовници за устойчивост на надраскване и издръжливост.
- Военни приложения: боеприпаси и проникване на броня и проникващи поради твърдост и плътност.
- Хирургически инструменти: Прецизни инструменти за рязане и скалпели.
Сравнение на разходите
Волфрамовият метал като цяло е по -евтин от волфрамовия карбид, предимно защото волфрамовият карбид изисква допълнителни стъпки за обработка и кобалтови свързващи вещества. Цената на волфрамовия карбид се колебае с цените на кобалт и търсенето на индустриални инструменти. Въпреки по -високата цена, превъзходната твърдост и устойчивост на износване на волфрамовия карбид оправдават използването му в взискателни приложения.
Съображения за околната среда и безопасността
- Волфрам: Обикновено се счита за безопасен и нетоксичен, въпреки че волфрамовият прах може да бъде опасен, ако се вдишва в големи количества.
- Волфрамов карбид: Кобалтовите свързващи вещества, използвани в волфрамовия карбид, могат да причинят алергични реакции или проблеми със здравето, ако са неправилно обработвани. Правилните протоколи за безопасност са от съществено значение по време на производството и обработката.
Обобщена таблица: Волфрамов срещу волфрамов карбид
| Свойство |
волфрамово |
волфрамов карбид |
| Композиция |
Чист метал (W) |
Съединение (WC) + Кобалтово свързващо вещество |
| Твърда (MOHS) |
7.5 - 8 |
9 - 9.5 |
| Плътност (g/cm³) |
19.3 |
15.6 - 15.7 |
| Точка на топене (° С) |
3,422 |
~ 2870 |
| Електрическа проводимост |
Високо |
Умерено до ниско |
| Здравина |
Високо (пластично) |
Ниско (чупливо) |
| Типични приложения |
Нишки, сплави, тежести |
Режещи инструменти, носете части, бижута |
| Разходи |
По -ниско |
По -високо |
Заключение
В заключение, волфрам и волфрамов карбид, макар и свързани с елемента на волфрама, служат на много различни цели поради техните ясно изразени физически и химични свойства. Tungsten е плътен, пластичен метал с най-високата точка на топене на всички метали, което го прави идеален за високотемпературни и електрически приложения. Волфрамовият карбид, от друга страна, е съединение, известно с изключителната си твърдост и устойчивост на износване, което го прави незаменим в режещите инструменти и индустриалните машини.
Изборът между волфрам и волфрамов карбид зависи от специфичните изисквания за твърдост, здравина, топлинна стабилност и разходи. Разбирането на тези различия позволява на инженерите, производителите и потребителите да изберат правилния материал за своите нужди, оптимизирайки производителността и издръжливостта.
Често задавани въпроси (често задавани въпроси)
1. Каква е основната разлика между волфрам и волфрамов карбид?
Основната разлика е, че волфрамът е чист метален елемент, докато волфрамовият карбид е съединение, образувано от волфрамов и въглеродни атоми, често смесено с кобалт. Волфрамовият карбид е много по-труден и по-устойчив на износване, но и по-крехък от волфрамовата.
2. Може ли волфрамов карбид да се използва за електрически приложения като волфрам?
Не, волфрамовият карбид има по -ниска електрическа проводимост в сравнение с чистия волфрам и обикновено не се използва в електрически приложения. Отличната проводимост на Tungsten го прави подходящ за нишки и контакти.
3. Защо волфрамовият карбид е толкова по -труден от волфрамовата?
Твърдостта на волфрамовия карбид идва от неговата керамично-подобна кристална структура, образувана от силни ковалентни връзки между волфрамови и въглеродни атоми, докато металните връзки на волфрама са по-малко твърди, което го прави по-меки.
4. Волфрамов карбид по -скъп ли е от волфрамовата?
Да, волфрамовият карбид като цяло е по -скъп поради сложния си производствен процес и добавянето на кобалтови свързващи вещества. Неговата превъзходна твърдост и издръжливост обаче оправдават разходите в много индустриални приложения.
5. Безопасен ли е волфрам и волфрамов карбид?
Волфрамът обикновено е безопасен, но волфрамовият прах може да бъде вреден, ако се вдигне. Волфрамовият карбид съдържа кобалт, който може да причини алергични реакции или проблеми със здравето, ако не се обработва правилно. По време на производството и обработката са необходими предпазни мерки за безопасност.
Цитати:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-nungsten-carbide-differences-xplained/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-hats-difference-haijun-liu
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_carbide
[4] https://mirror-polish.com/en/material_knowledge/tungsten/
[5] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[6] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-metal
[7] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[8] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten
[10] https://cncpartsxtj.com/cnc-materials/difference-nungsten-and-nungsten-carbide/
[11] https://www.retopz.com/57-frequency-asked-questions-faqs-about thungsten-carbide/
[12] https://www.tungstensupply.com/faq.html
[13] https://cowseal.com/tungsten-vs-nungsten-carbide/
[14] https://shop.machinemfg.com/tungsten-vs-nungsten-carbide-key-differences/
[15] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-image
[16] https://www.thermalspray.com/questions-nungsten-carbide/
[17] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[18] https://www.xometry.com/resources/materials/tungsten-metal/
[19] https://www.gettyimages.com/photos/tungsten-metal
[20] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[21] https://va-nungsten.co.za/pure-nungsten-vs-nungsten-carbide-hats-the-difference/
[22] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-vs-nungsten-carbide
[23] https://www.vanswedenjewelers.com/blogs/education-ideas/tungsten-vs-nungsten-carbide-dedding-bands
[24] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[25] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten
[26] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[27] https://www.iqsdirectory.com/articles/tungsten/tungsten-metal.html
[28] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten
[29] https://www.shutterstock.com/search/tungsten
[30] https://www.gettyimages.hk/%E5%9 96%E7%87/tungsten-carbide?page=2
[31] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-hats-difference-haijun-liu
[32] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
[33] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide-drill-bits
[34] https://cowseal.com/tungsten-vs-nungsten-carbide/
[35] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[36] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-nungsten-carbide-guide.html
[37] https://www.embr.com/blogs/news/what-does-nungsten-vs-nungsten-carbide-really-mean
[38] https://www.tungco.com/insights/blog/frequelty-asked-questions-used thungsten-carbide-inserts/
[39] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[40] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-wungsten-carbide-a-comprupency-guide/
