جرم کاربید تنگستن چیست؟

منوی محتوا

● درک کاربید تنگستن: ترکیب و ساختار

● خصوصیات فیزیکی مربوط به توده

>> تراکم کاربید تنگستن

>> محاسبه جرم از چگالی و حجم

● خصوصیات شیمیایی و مکانیکی مؤثر بر توده

>> ترکیب و آلیاژ

>> سختی و قدرت

● کاربردهای صنعتی و ملاحظات گسترده

>> ابزار برش و مقاومت در برابر سایش

>> روکش ها و مواد کامپوزیت

● تکنیک های پیشرفته تولید کاربید تنگستن

● اثرات زیست محیطی و بازیافت کاربید تنگستن

● نوآوری در کامپوزیت های کاربید تنگستن

● ایمنی و ملاحظات

● روندها و برنامه های آینده

● پایان

● سوالات متداول (متداول)

>> 1. وزن مولکولی کاربید تنگستن چقدر است؟

>> 2. دامنه چگالی کاربید تنگستن چیست؟

>> 3. چگونه جرم یک شیء کاربید تنگستن را محاسبه می کنید؟

>> 4. چرا از کاربید تنگستن به جای تنگستن خالص استفاده می شود؟

>> 5. آیا کاربید تنگستن می تواند بازیافت شود؟

● استنادها:

کاربید تنگستن (WC) یک ترکیب معدنی قابل توجه است که از اتم های تنگستن و کربن در نسبت اتمی 1: 1 تشکیل شده است. این بیماری به دلیل سختی ، چگالی و دوام استثنایی آن به طور گسترده ای شناخته شده است و آن را به یک ماده مهم در کاربردهای صنعتی مانند ابزار برش ، تجهیزات معدن و پوشش های مقاوم در برابر سایش تبدیل می کند. درک توده از کاربید تنگستن شامل کاوش در وزن مولکولی ، تراکم و چگونگی ارتباط این خصوصیات با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن است.

درک کاربید تنگستن: ترکیب و ساختار

کاربید تنگستن با اتصال اتم های تنگستن (W) و کربن (C) در یک ساختار شبکه کریستالی شش ضلعی تشکیل می شود. فرمول شیمیایی WC است و نشانگر یک اتم تنگستن با یک اتم کربن است.

- وزن مولکولی: جرم مولی کاربید تنگستن تقریباً 85/195 گرم در مول است که از توده های اتمی تنگستن (183.84 گرم در مول) و کربن (12.01 گرم در مول) محاسبه می شود.

- ساختار کریستال: WC در یک شبکه شش ضلعی که در آن اتم های تنگستن و کربن محکم بسته بندی می شوند ، متبلور می شود و به سختی و چگالی قابل توجه آن کمک می کند.

خصوصیات فیزیکی مربوط به توده

تراکم کاربید تنگستن

تراکم یک ویژگی کلیدی است که جرم را به حجم مربوط می کند. کاربید تنگستن به دلیل چگالی بالا شناخته شده است ، که به طور کلی بین 13.4 تا 15.6 گرم در هر سانتی متر مکعب (G/cm⊃3 ؛) بسته به ترکیب و فرآیند تولید آن متغیر است.

- کاربید تنگستن خالص دارای چگالی نزدیک به 15.6 گرم در سانتی متر 3 است.

- تغییرات در چگالی به دلیل عناصر مختلف آلیاژ و اتصال دهنده هایی مانند کبالت ، نیکل ، کاربید تیتانیوم یا کاربید تانتالوم رخ می دهد.

- به عنوان مثال ، نمرات تنگستن-کبالت (YG) از حدود 13.4 گرم در سانتی متر 3 متغیر است. به 14.9 گرم در سانتی متر 3 ؛ بسته به محتوای کبالت ، در حالی که آلیاژهای تنگستن تیتانیوم کبالت (YT) دارای تراکم کمتری هستند ، از 11.0 تا 13.2 گرم در سانتی متر 3 ؛.

محاسبه جرم از چگالی و حجم

جرم یک شیء کاربید تنگستن را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

جرم = چگالی × حجم

به عنوان مثال ، یک کره کاربید تنگستن با شعاع 1 سانتی متر (حجم 4.19 سانتی متر 3 ؛) و چگالی 15.6 گرم در سانتی متر 3. تقریباً یک جرم دارد:

4.19cm ³× 15.6g/cm ³= 65.4g

به طور مشابه ، یک کره کاربید تنگستن به قطر 0.5 اینچ وزن حدود 16.8 گرم است ، مطابق با چگالی آن.

خصوصیات شیمیایی و مکانیکی مؤثر بر توده

ترکیب و آلیاژ

کاربید تنگستن به دلیل شستشوی آن به ندرت به صورت خالص استفاده می شود. این ماده اغلب با اتصال فلزی مانند کبالت یا نیکل برای بهبود سختی ترکیب می شود. این اتصال دهنده ها کمی چگالی و جرم کلی مواد کامپوزیت را کاهش می دهند اما باعث افزایش دوام می شوند.

سختی و قدرت

- کاربید تنگستن در مقیاس سختی Mohs 9 تا 9.5 قرار دارد ، که فقط به الماس است.

- این یک مدول جوان در حدود 530-700 GPA دارد که نشانگر سفتی شدید است.

- قدرت فشاری نهایی مواد تقریباً 2.7 GPa است که باعث تغییر شکل آن می شود.

این خصوصیات اطمینان حاصل می کنند که کاربید تنگستن در شرایط استرس و دما ، یکپارچگی جرم و ساختاری خود را حفظ می کند.

کاربردهای صنعتی و ملاحظات گسترده

ابزار برش و مقاومت در برابر سایش

چگالی و جرم کاربید تنگستن به اثربخشی آن در برش ابزارها ، دریل ها و بیت های معدن کمک می کند. چگالی جرم بالا به ابزارها اجازه می دهد تا در برابر سایش ساینده مقاومت کنند و وضوح طولانی تر از فولاد یا فلزات دیگر را حفظ کنند.

روکش ها و مواد کامپوزیت

در برنامه های پوشش ، پودرهای کاربید تنگستن با اندازه و تراکم ذرات کنترل شده برای ایجاد سطوح فوق العاده سخت و مقاوم در برابر سایش استفاده می شود. جرم این روکش ها در طی فرآیندهای رسوب مانند سمپاشی یا اسپری با اسپری یا اسلحه انفجار (D-Gun) با دقت کنترل می شود تا بهینه سازی عملکرد شود.

تکنیک های پیشرفته تولید کاربید تنگستن

کاربید تنگستن از طریق چندین تکنیک پیشرفته تولید می شود که بر خصوصیات نهایی آن از جمله جرم و چگالی تأثیر می گذارد. متداول ترین روش متالورژی پودر است ، جایی که پودرهای تنگستن و کربن در دماهای بالا مخلوط ، فشرده شده و سینتر می شوند تا یک ماده متراکم و جامد تشکیل شود.

- فرآیند پخت و پز: این شامل گرم کردن پودر فشرده در زیر نقطه ذوب آن است و به ذرات اجازه می دهد بدون مایع پیوند برقرار کنند. دمای و زمان پخت و پز بر اندازه و تراکم دانه تأثیر می گذارد ، که به نوبه خود بر جرم و خصوصیات مکانیکی تأثیر می گذارد.

- فشار ایزوستاتیک داغ (HIP): این تکنیک به طور یکنواخت فشار و دما را به کار می برد و باعث کاهش تخلخل و افزایش چگالی می شود و در نتیجه یک محصول کاربید تنگستن سنگین تر و قوی تر ایجاد می شود.

- رسوب بخار شیمیایی (CVD): برای کاربردهای پوشش ، رسوبات CVD لایه های کاربید تنگستن روی بسترها ، کنترل ضخامت و جرم دقیق استفاده می شود.

اثرات زیست محیطی و بازیافت کاربید تنگستن

تولید و دفع کاربید تنگستن دارای پیامدهای زیست محیطی است. بازیافت کاربید تنگستن به دلیل کمبود و هزینه تنگستن برای پایداری بسیار مهم است.

- روش های بازیافت: بازیافت مکانیکی شامل خرد کردن و اسکراپ مجدد است ، در حالی که بازیافت شیمیایی از طریق درمان های شیمیایی تنگستن و کبالت را بازیابی می کند.

- مزایای زیست محیطی: بازیافت باعث کاهش فعالیت های معدن ، کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن زباله می شود.

نوآوری در کامپوزیت های کاربید تنگستن

تحقیقات اخیر بر تقویت کامپوزیت های کاربید تنگستن با ترکیب نانومواد و اتصال دهنده های جایگزین برای بهینه سازی جرم ، استحکام و مقاومت در برابر سایش متمرکز شده است.

- WC نانوساختار: نانوذرات بدون افزایش قابل توجهی در جرم ، سختی و سختی را بهبود می بخشند.

- اتصال دهنده های جایگزین: استفاده از اتصال دهنده هایی مانند نیکل یا آهن می تواند چگالی و خصوصیات مکانیکی را برای برنامه های تخصصی تنظیم کند.

ایمنی و ملاحظات

دست زدن به کاربید تنگستن به دلیل سختی و خطرات احتمالی گرد و غبار در هنگام ماشینکاری ، نیاز به اقدامات احتیاطی دارد.

- کنترل گرد و غبار: تهویه مناسب و تجهیزات محافظ از استنشاق ذرات ریز جلوگیری می کند.

- ایمنی ماشینکاری: ابزارها و تکنیک های تخصصی برای جلوگیری از ساییدگی ابزار و آسیب دیدگاه لازم است.

روندها و برنامه های آینده

کاربید تنگستن با کاربردهای نوظهور در هوافضا ، وسایل پزشکی و الکترونیک ، که در آن کنترل دقیق خاصیت جرم و مواد بسیار مهم است ، تکامل می یابد.

- هوافضا: کامپوزیت های سبک وزن تنگستن کاربید باعث افزایش راندمان و دوام سوخت می شوند.

- دستگاه های پزشکی: پوشش ها و ابزارهای زیست سازگار از سختی و مقاومت سایش کاربید تنگستن بهره مند می شوند.

- الکترونیک: فیلم ها و پوشش های نازک باعث افزایش عملکرد دستگاه و طول عمر می شوند.

پایان

جرم کاربید تنگستن اساساً با وزن و چگالی مولکولی آن گره خورده است ، که هر دو تحت تأثیر ترکیب شیمیایی و فرآیند تولید آن قرار دارند. با جرم مولی تقریباً 195.85 گرم در مول و یک چگالی به طور معمول در حدود 15.6 گرم در سانتی متر 3 ؛ ، کاربید تنگستن یک ماده متراکم ، سخت و بادوام است که به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و نیاز به مقاومت سایش و سختی دارد. تغییرات در عناصر آلیاژ و اتصال دهنده ها بر چگالی و جرم آن تأثیر می گذارد و امکان سفارشی سازی برای مصارف خاص را فراهم می کند. درک این خصوصیات برای مهندسان و تولید کنندگان برای بهینه سازی عملکرد کاربید تنگستن در ابزارهای برش ، پوشش ها و سایر محیط های پر تقاضا ضروری است.

سوالات متداول (متداول)

1. وزن مولکولی کاربید تنگستن چقدر است؟

وزن مولکولی کاربید تنگستن (WC) تقریباً 195.85 گرم در مول است که از تنگستن (183.84 گرم در مول) و کربن (12.01 گرم در مول) حاصل می شود.

2. دامنه چگالی کاربید تنگستن چیست؟

چگالی تنگستن کاربید از 13.4 تا 15.6 گرم در سانتی متر 3 ؛ بسته به ترکیب و محتوای اتصال آن متغیر است. WC خالص نزدیک به 15.6 گرم در سانتی متر 3 است ، در حالی که آلیاژهای دارای کبالت یا کاربید تیتانیوم دارای تراکم کمتری هستند.

3. چگونه جرم یک شیء کاربید تنگستن را محاسبه می کنید؟

جرم را می توان با ضرب چگالی کاربید تنگستن با حجم شیء محاسبه کرد:

متن {توده} = متن {چگالی} متن {حجم}

به عنوان مثال ، 1 cm⊃3 ؛ حجم WC با چگالی 15.6 گرم در cm⊃3 ؛ دارای جرم 15.6 گرم است.

4. چرا از کاربید تنگستن به جای تنگستن خالص استفاده می شود؟

کاربید تنگستن از تنگستن خالص سخت تر و مقاوم در برابر سایش است و باعث می شود که برای برش و کاربردهای ساینده مناسب تر باشد. با این حال ، شکننده تر است ، بنابراین اتصال دهنده هایی مانند کبالت برای بهبود سختی اضافه می شوند.

5. آیا کاربید تنگستن می تواند بازیافت شود؟

بله ، کاربید تنگستن قابل بازیافت است. قراضه و ابزارهای فرسوده را می توان برای بازیابی تنگستن و کبالت ، کاهش زباله و حفظ منابع پردازش کرد.

استنادها:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[2] https://www.wolframcarbide.com/tungsten-carbide-densic-and-uses-of-different-cmented-carbide-yg6a/

[3] https://www.allied-matial.co.jp/fa/techinfo/tungsten_carbide/features.html

[4] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide

[5] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-formative-guide

[6] https://www.retopz.com/57-frequely-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/

[7] https://www.reddit.com/r/asksciendiscussion/comments/4ds8mb/how_do_you_determine_the_of_a_tungsten/

[8] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/dension-of-tungsten/

[9] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/30895e/tungsten_carbide_tungsten_sphere_and_cube_weight/

[10] https://www.zzbetter.com/new/dense-of-tungsten-carbide.html

[11] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide

[12] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/

[13] https://www.convertunits.com/molarmass/tungsten+carbide

[14] https://www.webqc.org/molecular-weight-of-tungsten+carbide.html

[15] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide

[16] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd؟id=ed1c76bf-DAD9-4BAA-8D1B-70FED7F92862

[17] https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/tungsten-carbide

[18] https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/012482.36

[19] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/

[20] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html

[21] https://www.nature.com/articles/srep01646

[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/12070-13-2

[23] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html

[24] https://www.azom.com/properties.aspx؟articleid=1203

[25] https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/tungsten-statistics-and-inform

[26] https://tuncomfg.com/about/faq/

[27] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/

[28] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide

[29] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-comprehent-guide/

[30] https://www.zzbetter.com/new/the-densio-of-tungsten-carbide.html

[31] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html

[32] https://www.tungco.com/insights/blog/frequime-asked-questions-used-tungsten-carbide-inserts/

[33] https://www.mttm.com/customer-resources/weight-calculator

[34] https://www.carbidetek.com/faqs/

[35] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf