Inhaltsmenü
● Komposition und Eigenschaften
● Herstellungsprozess
● Anwendungen von Wolframkarbid
● Vorteile von Wolfram -Carbid
● Einschränkungen des Wolframkarbids
● Abschluss
● FAQ über Wolfram -Carbid
>> 1. Was macht Wolframkarbid so dicht?
>> 2. Wie ist die Dichte des Wolframkarbids im Vergleich zu Stahl?
>> 3. Welche Faktoren beeinflussen die Dichte des zementierten Wolframkarbids?
>> 4. In welcher Branche ist die Dichte des Wolframkarbids am vorteilhaftesten?
>> 5. Kann die Dichte des Wolframkarbids für bestimmte Anwendungen geändert werden?
● Zitate:
Wolframcarbid ist eine chemische Verbindung, die gleiche Teile von Wolfram- und Kohlenstoffatomen umfasst [4] [9]. In seiner grundlegendsten Form ist Wolfram-Carbid ein feines graues Pulver, kann aber durch einen Prozess, der als Sintern bezeichnet werden, für Industriemaschinen, Schneidwerkzeuge, Schleifmittel, Rüstungsschalen und Schmuck in Formen gedreht und geformt werden [4]. Es ist ein außergewöhnlich hartes und dichtes Material mit einer Vielzahl von Anwendungen aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften [11] [5].
Komposition und Eigenschaften
Tungstenkarbid (WC) ist ein Keramikmaterial, insbesondere ein zementiertes Carbid, bei dem Wolframkarbidkörner durch einen metallischen Bindemittel, typischerweise Kobalt, miteinander verbunden werden [1]. Die Eigenschaften eines bestimmten 'Grades' von Carbid werden durch seine Zusammensetzung, die Größenverteilung der Wolframkarbidkörner nach dem Sintern, des Bindermetalltyps und -inhalts, der Qualität der verwendeten Rohstoffe und der Verarbeitung, mit der das Material hergestellt wird, bestimmt [1].
Dichte:
Die Dichte oder das spezifische Gewicht ist das Gewicht pro Einheitsvolumen eines zementierten Carbids, gemessen in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3) [1]. Es ist im Wesentlichen der gewichtete Durchschnitt der Dichten aller im Produkt enthaltenen Komponenten [1]. Für Noten, die nur Wolfram -Carbid und ein Bindemittelmetall enthalten, nimmt die Dichte des Verbundwerkstoffs mit zunehmendem helleres Bindemet -Metallgehalt ab [1]. Die Dichte von Wolframkarbid beträgt ungefähr 14,6 g/cm3, was größer als Blei (11,3 g/cm3) ist [5]. Wolframcarbid hat eine Dichte von 14.500 kg/m3, doppelt so hoch wie die Dichte von Stahl [7].
Härte:
Härte ist der Widerstand eines zementierten Carbids gegen das Eindringen durch einen Diamanteinfall unter einer bestimmten Belastung [1]. Es wird auf der Rockwell A (RA) -Skala in den USA und auf der Skala von Vickers (HV10 oder HV30) in Europa und anderswo gemessen [1]. Die Härte ist in erster Linie eine Funktion der Zusammensetzung und der Korngröße mit höherem Bindemittelmetallgehalt und grobem Wolfram -Carbid [1]. Umgekehrt erzeugen niedrige Bindemittel und feine Korngrößen hohe Härtewerte [1]. Die Härte steht in direktem Zusammenhang mit einem abrasiven Verschleiß Widerstand [1]. Wolframcarbide hat eine MOHS-Härte von 9 bis 9,5, die nur für Diamanten an zweiter Stelle steht [7]. Wolfram -Carbid ist außergewöhnlich schwer, eine MOHS -Härte von 9 bis 9,5 und eine Vickers -Anzahl von rund 2600 [10].
Querbruchstärke (TRS):
TRS ist ein Maß für die Zugfestigkeit eines zementierten Carbids in einem Dreipunkt-Biegetest [1]. Es wird in Einheiten von Pfund oder Tausenden von Pfund pro Quadratzoll oder in Newtons pro Quadratmillimeter (N/mm2) berichtet [1]. TRS ist vielleicht das beste Maß für den relativen Nutzen einzelner Produktionsanhänge, da es ein angemessenes Volumen befragt [1]. Produkte mit relativ hohen TRS -Werten werden im Allgemeinen angewendet, wenn Schock, Auswirkungen oder Versagen durch Bruchfaktoren [1] sind.
Restporosität:
Die Restporosität wird durch visuell untersuchung der polierten Oberfläche einer gesinterten Probe bei 100x oder 200x Vergrößerung [1] untersucht. Die Bewertungen für 'A' -Typporosität (Poren weniger als 10 Mikrometer im Durchmesser), 'B ' -Typporosität (Poren mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern) und 'C ' -Typporosität (Kohlenstoffeinschlüsse) werden bestimmt, indem die Größe und die Frequenzen jedes Porentyps [1] verglichen werden. Jedes Standardfoto ist mit einer numerischen Bewertung verbunden, die zur Darstellung der Porositätsniveaus in der Probe verwendet wird [1]. Im Allgemeinen nimmt die Kantenstärke und -bekämpfung mit zunehmendem Niveau der Restporosität ab [1]. Bei hoher Porositätsniveaus kann auch die Verschleißfestigkeit des Produkts beeinträchtigt werden [1].
Magnetische Sättigung:
Die Magnetsättigung ist der Grad, in dem der Metallbindemittel in einem zementierten Karbid mit Kohlenstoff gesättigt ist [1]. Es ist am nützlichsten für Materialien mit einem Kobaltbindemittel [1]. Für einen bekannten Kobaltgehalt geben magnetische Sättigungswerte an, wie viel Kohlenstoff das zementierte Carbid enthält [1]. Die magnetische Sättigung wird manchmal als Indikator für die relative Festigkeit unter vielen einer bestimmten Grad verwendet [1].
Zwangskraft:
Zwangskraft ist die Stärke des Magnetfeldes, das zur Entmagnetisierung einer vollständig magnetisierten zementierten Carbidprobe erforderlich ist [1]. Die Zwangskraft wird typischerweise in Oersteds [1] gemessen. Die Messung der Zwangskraft hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Zusammensetzung, der Verteilung der Korngrößen und der Restporositätswerte [1].
Andere Eigenschaften:
Wolframkarbid hat eine hohe Schmelztemperatur von 2870 ° C (5200 ° F) und eine höhere Siedetemperatur von 6000 ° C (10830 ° F) [10]. Wolframkarbid ist ungefähr doppelt so steif (hoher Elastizitätsmodul) wie Stahl [4]. Wolfram -Carbid hat eine sehr hohe Aufprallfestigkeit und hat eine sehr hohe Festigkeit für ein so hart und starres Material [4]. Die Druckfestigkeit ist höher als praktisch alle geschmolzenen und gegossenen oder geschmiedeten Metalle und Legierungen [4]. Mit Temperaturanstieg auf 1400 ° F behält Wolframkarbid einen Großteil seiner Raumtemperaturhärte bei [4].
Herstellungsprozess
Wolframkarbid wird durch Erhitzen von Wolframmetall und Kohlenstoff auf 1400 ° C - 2000 ° C hergestellt [10]. Ein Verfahren zur Flüssigkeitsbett mit niedrigerer Temperatur, das Wolfram-Metall oder Blau wo 3 kombiniert [10]. Reines Wolfram -Carbid ist viel zu spröde, um von selbst verwendet zu werden: Es muss mit einem anderen Metall kombiniert werden [5]. Ein Hochtemperatur-Sinterprozess wird verwendet, um Wolframkarbid chemisch mit kleinen, präzise kontrollierten Nickelmengen zu einer fortschrittlichen Metallmatrixverbundstoff zu kombinieren [5]. Es kann durch einen Prozess, der als Sinter für Industriemaschinen, Schneidwerkzeuge, Schleifmittel, Rüstungsschalen und Schmuck in Formen geformt und geformt werden [4], in Formen gedreht und geformt werden.
Anwendungen von Wolframkarbid
Die einzigartigen Eigenschaften und außergewöhnlichen Eigenschaften von Wolfram Carbid machen es für viele verschiedene Anwendungen zu einem begehrten Material [11]. Seine hohe Toleranz gegenüber Wärme und Druck hat im Laufe der Jahre zu seiner Verwendung in kritischen Funktionsmaschinen geführt, und es findet langsam in den normalen Tag des Tages ein [9]. Die Anwendung von Wolframkarbid ist vielfältig und es gibt ein einzigartiges Thema der Robustheit, die durch alle Branchen führt [9]. Die Verwendung von Wolframkarbid ist mit der Notwendigkeit verbunden, die Langlebigkeit einer bestimmten Anwendung zu erkennen [9].
Schneidwerkzeuge:
Wolframkarbid wird häufig bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen wie Bohrern, Mahlschneiden, Wasserhähne, Schneidrädern und Sägenklingen verwendet [13]. Carbid verleiht diesen Werkzeugen eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit und ermöglicht es ihnen, schwer zu machende Materialien wie Stahl, Titan und Wolfram-Carbid zu schneiden [13]. Es wird weit verbreitet für Hochgeschwindigkeits-Schneiden-Drehwerkzeuge [6].
Wear-resistente Teile:
Wolframcarbid wird auch verwendet, um Teile herzustellen, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, wie z. Carbid verleiht diesen Teilen eine hohe Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und lange Lebensdauer [13].
Luft- und Raumfahrt und Luftfahrt: Die Luft- und Raumfahrt- und Luftfahrtindustrie verwenden Wolfram -Carbid -Beschichtungen, um kritische Motorkomponenten vor Verschleiß zu schützen [2]. Diese Beschichtungen werden auf Turbinenblätter, Kompressordichtungen und Fahrradkomponenten aufgetragen, bei denen die Zuverlässigkeit von größter Bedeutung ist [2]. Die Fähigkeit des Materials, seine Stärke und Integrität unter schweren Stress und erosiven Bedingungen aufrechtzuerhalten, macht es ideal, um Hardware vor Erosion, Abrieb und Aufprallschäden zu schützen [2]. Es kann auch als Luft- und Raumfahrtmaterial verwendet werden [6].
Öl- und Gasproduktion:
Die Öl- und Gasindustrie verwendet Wolfram -Carbid -Beschichtungen, um Bohrgeräte und Produktionskomponenten zu schützen [2]. Diese Beschichtungen verlängern die Lebensdauer von Bohrerbits, Ventilstielen und Pumpenkomponenten, die in abrasiven Hochdruckumgebungen arbeiten [2]. Die außergewöhnlichen Verschleißfestigkeits- und Korrosionsschutzfähigkeiten des Materials tragen dazu bei, die Integrität der Geräte in Tiefwellbohrvorgängen aufrechtzuerhalten, bei denen die Austauschkosten extrem hoch sind [2].
Herstellung und industrielle Verarbeitung:
Fertigungsbetriebe profitieren von Wolfram-Carbid-beschichteten Werkzeugen und Verschleißkomponenten in Metallformungs- und Verarbeitungsanwendungen [2]. Das Material ist besonders wertvoll bei Schneidwerkzeugen, bei denen seine außergewöhnliche Härte und sein Verschleißfestigkeit die Lebensdauer bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsvorgängen erheblich verlängern [2]. Fortgeschrittene Carbidpulver -Formulierungen von Wolfram sorgen für eine konsistente Beschichtungsqualität in großen Produktionsläufen [2]. Gleichzeitig verwenden industrielle Verarbeitungsgeräte wie Mischer, Extruder und Komponenten der Materialhandhabung Wolfram -Carbidbeschichtungen, um vorliegenden Verschleiß zu widerstehen und präzise Toleranzen aufrechtzuerhalten [2]. Die überlegene Leistung von Tungsten Carbid in Fertigungsanwendungen führt direkt zu einer verminderten Ausfallzeit und einer verbesserten Betriebseffizienz [2].
Stromerzeugung:
Stromerzeugungsanlagen verwenden Wolfram -Carbid -Beschichtungen, um kritische Komponenten in herkömmlichen und erneuerbaren Energiesystemen zu schützen [2]. Diese Beschichtungen schützen Turbinenkomponenten durch Erosion, die durch Dampf, Partikel und Hochtemperaturgase verursacht werden [2]. Der Verschleißfestigkeit des Materials trägt dazu bei, den effizienten Betrieb bei Dampf- und Gasturbinenanwendungen aufrechtzuerhalten [2].
Konstruktion:
Wolframcarbid wird üblicherweise in Baumaterialien wie Sägen und Bohrstücken verwendet, da es fast unzerbrechlich ist [11]. Die Konstruktion erfordert die Verwendung von Werkzeugen mit hoher Festigkeit und Zähigkeit, damit sie den Materialien, aus denen sich die meisten Strukturen ausmachen, standhalten kann [11]. Materialien wie Zement und Asphalt sind schwierig zu durchdringen und erfordern eine besonders langlebige und starke Klinge oder ein Bohrer, wie sie aus Wolfram -Carbid bestehen [11].
Andere Anwendungen:
- Injektionsformwerkzeuge [13]
- Strukturmaterialien der Ofenofen [6]
- Jet Engine -Komponenten [6]
- Cermet -Materialien [6]
- Widerstandsheizelemente [6]
- Schmelzkreuzer für Metalle wie Kupfer, Kobalt und Wismut [6]
- Wear-resistente Halbleiterfilme [6]
- Tipping Trekking- oder Skistangen [12]
- Stollen [12]
- Herstellung von Fischgewichten [12]
- Schmuck [9] [12]
- Chirurgische Instrumente [11]
- Bergbau und Bohrindustrie [9]
Vorteile von Wolfram -Carbid
- Hohe Härte: Wolfram -Carbid ist außergewöhnlich hart und ermöglicht es, Verschleiß und Abrieb in anspruchsvollen Anwendungen zu widerstehen [1] [7].
- Hohe Dichte: Seine hohe Dichte bietet eine hervorragende Stabilität und Resistenz gegen Verformung bei schweren Belastungen [1] [7].
- hohe Festigkeit: Wolfram -Carbid besitzt eine hohe Druckfestigkeit, wodurch es für Anwendungen geeignet ist, die hohen Druck und Stress beinhalten [4].
- Temperaturfestigkeit: Er hält seine Härte und Festigkeit bei hohen Temperaturen aufrecht und macht es in hohen Temperaturumgebungen wertvoll [4].
- Vielseitigkeit: In verschiedenen Formen und Größen kann ein Wolfram -Carbid gebildet werden, was eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen ermöglicht [4].
Einschränkungen des Wolframkarbids
- Sprödigkeit: Wolfram -Carbid kann spröde sein, was bedeutet, dass es unter Aufprall oder Zugspannung anfällig ist [5].
- Kosten: Die Kosten für Wolframkarbid können im Vergleich zu anderen Materialien relativ hoch sein, was die Verwendung in einigen Anwendungen einschränken kann [4].
- Chemische Reaktivität: Wolfram -Carbid reagiert heftig mit Fluor bei Raumtemperatur und wird beim Erhitzen in der Luft in Wolframoxid oxidiert [6].
- Restporosität: Randfestigkeit und Zähigkeit nehmen mit zunehmendem Niveau der Restporosität ab [1].
Abschluss
Wolfram -Carbid sticht als Material von außergewöhnlicher Dichte und Härte aus und macht es in zahlreichen Branchen unverzichtbar [5] [7]. Die einzigartige Kombination von Eigenschaften, einschließlich hoher Verschleißfestigkeit, Temperaturstabilität und Vielseitigkeit, ermöglicht die Verwendung in anspruchsvollen Anwendungen, von Schneidwerkzeugen bis hin zu Luft- und Raumfahrtkomponenten [2] [13]. Während es Einschränkungen wie Brödigkeit und Kosten aufweist, überwiegen die Vorteile von Wolfram -Carbid häufig diese Nachteile und gewährleisten ihre anhaltende Bedeutung für die Ingenieurwesen und Herstellung [1] [4]. Mit Fortschritten der Technologie zielen laufende Forschungs- und Entwicklungsbemühungen darauf ab, ihre Eigenschaften zu verbessern, ihre Anwendungen zu erweitern und ihre Herstellungsprozesse zu optimieren, was seine Rolle als wichtiges Material in der modernen Industrie verstärkt [2] [9].
FAQ über Wolfram -Carbid
1. Was macht Wolframkarbid so dicht?
Wolframkarbid ist dicht, da es gleiche Teile von Wolfram- und Kohlenstoffatomen enthält, und Wolfram ist ein schweres Element [4]. Die starken chemischen Bindungen zwischen Wolfram- und Kohlenstoffatomen tragen zu ihrer hohen Dichte bei [4]. Die Dichte von Wolframkarbid beträgt ungefähr 14,6 g/cm3, was größer als Blei (11,3 g/cm3) ist [5].
2. Wie ist die Dichte des Wolframkarbids im Vergleich zu Stahl?
Wolframcarbid hat eine Dichte von 14.500 kg/m3, doppelt so hoch wie die Dichte von Stahl [7]. Diese höhere Dichte macht Wolframkarbid stabiler und gegen Verformung resistenter unter schweren Belastungen im Vergleich zu Stahl [7].
3. Welche Faktoren beeinflussen die Dichte des zementierten Wolframkarbids?
Die Dichte des zementierten Wolfram -Carbids wird durch seine Zusammensetzung beeinflusst, insbesondere der Gehalt des helleren Bindemittelsmetalls [1]. Mit zunehmendem Bindemetmetallgehalt nimmt die Gesamtdichte des Verbundwerkstoffs ab [1].
4. In welcher Branche ist die Dichte des Wolframkarbids am vorteilhaftesten?
Die hohe Dichte von Wolfram -Carbid ist in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Öl und Gas und Bau besonders vorteilhaft [2] [11]. In diesen Sektoren sind die Stabilität und Widerstand des Materials gegen Verformungen bei schweren Belastungen von entscheidender Bedeutung, um die Langlebigkeit und Effizienz von Werkzeugen und Komponenten zu gewährleisten [2] [11].
5. Kann die Dichte des Wolframkarbids für bestimmte Anwendungen geändert werden?
Während die inhärente Dichte von Wolframkarbid eine feste Eigenschaft ist, kann die Gesamtdichte eines Wolfram -Carbid -Verbundstoffs modifiziert werden, indem der Typ und der Gehalt des Bindermetalls variiert [1]. Auf diese Weise können Ingenieure die Eigenschaften des Materials an die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen anpassen [1].
Zitate:
[1] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/use.html
[4] https://material-properties.org/tungsten-carbide-density-strength-hartness-melting-point/
[5] https://wolframslides.com/about_tungsten_carbide.php
[6] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-sses-properties.html
[7] https://www.gardnermetals.com/what-is-tungsten-carbide/
[8] https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=8fa3fe2085314d6e8a811be60ADE2B03&ckkk=1
[9] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tfram-carbide/
[10] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/
[11] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[12] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-tfragten-carbide/
[13] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
