Վոլֆրամը կարբիդում է տարրական նյութը:

Բովանդակության մենյու

● Ներածություն տարրական նյութերի

● Վոլֆրամի կարբիդի պատմական ֆոն

● Վոլֆրամի կարբիդի կազմը

>> Բյուրեղյա կառուցվածքը

● Վոլֆրամի կարբիդի սինթեզ

>> 1. Ուղղակի խնամակ

>> 2-ը: Հեղուկ մահճակալի գործընթաց

>> 3. Քիմիական գոլորշիների տեղադրում (CVD)

● Վոլֆրամի կարբիդի հատկությունները

>> 1. Մեխանիկական հատկություններ

>> 2-ը: Mal երմային եւ էլեկտրական հաղորդունակություն

>> 3. Կոռոզիոն դիմադրություն

● Վոլֆրամի կարբիդի դիմումներ

>> 1. Արդյունաբերական կտրող գործիքներ

>> 2-ը: Ավիատիեզերք եւ պաշտպանություն

>> 3. Բժշկական սարքեր

>> 4. Էներգետիկ ոլորտը

● Բնապահպանական եւ տնտեսական նկատառումներ

>> 1. Հանքարդյունաբերության ազդեցություն

>> 2-ը: Վերամշակման տեխնիկա

● Մարտահրավերներ եւ նորարարություններ

>> 1. Բռնկվածություն եւ կոշտություն Առեւտուր

>> 2. 3D տպագրություն

>> 3. Կայուն այլընտրանքներ

● Շուկայի միտումները եւ ապագա աշխարհայացքը

● Եզրափակում

● ՀՏՀ

>> 1: Ինչպես է վոլֆրամի կարբիդը համեմատվում ադամանդի հետ կարծրության մեջ:

>> 2. Կարող է վոլֆրամի կարբիդը եռակցվել կամ վերանորոգվել:

>> 3: Ինչու է կոբալտը օգտագործվում է որպես կապիչ վոլֆրամի կարբիդում:

>> 4. Արդյոք վոլֆրամի կարբիդ մագնիսը:

>> 5. Ինչը սահմանափակում է վոլֆրամի կարբիդի օգտագործումը բարձր ջերմաստիճանի ծրագրերում:

● Մեջբերումներ.

Վոլֆրամի կարբիդը, քիմիական բանաձեւով WC, միացություն, որը բաղկացած է վոլֆրամի եւ ածխածնի ատոմներից: Այն հայտնի է իր բացառիկ կարծրությամբ, դիմադրությամբ եւ հալման բարձր կետով, այն դարձնելով տարբեր արդյունաբերական ծրագրերում: Այնուամենայնիվ, հարցը, թե արդյոք Վոլֆրամի կարբիդը տարրական նյութ է պահանջում է հասկանալ, թե որն է տարրական նյութ եւ վոլֆրամի կարբիդի կազմը:

Ներածություն տարրական նյութերի

Տարրական նյութը մաքուր քիմիական նյութ է, որը բաղկացած է միայն մեկ տեսակի ատոմից, որը առանձնանում է իր ատոմային համարով: Օրինակները ներառում են թթվածնի (O₂), ածխածնի (C) եւ վոլֆրամի (W) նման տարրեր: Այս նյութերը կազմված են նույն տարրի ատոմներից, որոնք կարող են միմյանց հետ կապվել մոլեկուլներում կամ գոյություն ունենալ որպես ազատ ատոմներ: Ի հակադրություն, վոլֆրամի կարբիդի նման մի բարդույթ պարունակում է երկու կամ ավելի տարրեր, որոնք քիմիկապես կապված են ֆիքսված համամասնությամբ:

Վոլֆրամի կարբիդի պատմական ֆոն

Վոլֆրամի կարբիդը նախ եւ առաջ սինթեզվել է ֆրանսիացի քիմիկոս Անրի Միսիսանի կողմից, որը էլեկտրական վառարանում համատեղում էր վոլֆրամի եւ ածխածնի համակցված: Այնուամենայնիվ, դրա արդյունաբերական ներուժը չի իրականացվել մինչեւ 1920-ական թվականները, երբ գերմանացի գիտնականները մշակել են մեթոդներ Sinter Toungsten Carbide- ի կոբալտային կապակցիչների համար, գործիքներ կտրելու համար բավականաչափ կոշտ ստեղծելով: 1930-ական թվականներին այն հեղափոխեց մետաղամշակման արդյունաբերություններ, փոխարինելով ավանդական պողպատե գործիքները բարձր ճշգրտման մեքենայում:

Վոլֆրամի կարբիդի կազմը

Վոլֆրամի կարբիդը ձեւավորվում է `համատեղելով վոլֆրամի (W) եւ ածխածնի (գ) ատոմները 1: 1 մոլային հարաբերակցության մեջ: Արդյունաբերական ծրագրերում օգտագործվող ամենատարածված ձեւը պարունակում է մոտավորապես 94% վոլֆրամ եւ 6% ածխածնի քաշով: Այս կազմը հաստատում է, որ վոլֆրամի կարբիդը միացություն է, այլ ոչ թե տարրական նյութ, քանի որ այն բաղկացած է բյուրեղային կառուցվածքում քիմիապես կապված երկու հստակ տարրերից:

Բյուրեղյա կառուցվածքը

Վոլֆրամի կարբիդը ունի վեցանկյուն բյուրեղյա վանդակ (Նկար 2), որտեղ յուրաքանչյուր վոլֆրամի ատոմը շրջապատված է վեց ածխածնի ատոմներով: Այս պայմանավորվածությունը նպաստում է դրա բացառիկ կարծրության եւ կայունության:

Վոլֆրամի կարբիդի սինթեզ

1. Ուղղակի խնամակ

Առաջնային մեթոդը ներառում է ջեռուցվող մետաղի կամ փոշի ածխածնի (օրինակ, գրաֆիտ) 1,400-2,000 ° C ջերմաստիճանի մթնոլորտում: Արձագանքը հետեւյալն է.

W + C → WC

Այս գործընթացը արտադրում է նուրբ վոլֆրամի կարբիդ փոշի, որն այնուհետեւ խառնվում է կոբալտի նման կապիչների հետ (6-12%) եւ բարձր ճնշման տակ ընկած:

2-ը: Հեղուկ մահճակալի գործընթաց

Ավելի ցածր ջերմաստիճանի այլընտրանքը օգտագործում է հեղուկացված մահճակալի ռեակտոր `CO / CO₂ գազի խառնուրդով եւ ջրածնի հետ: Այս մեթոդը նվազեցնում է էներգիայի սպառումը եւ արտադրում է մասնիկների միասնական չափսեր:

3. Քիմիական գոլորշիների տեղադրում (CVD)

CVD- ի տեխնիկայի ավանդը վոլֆրամի կարբիդային ծածկույթները գտնվում է ենթաշերտերի վրա, որոնք իդեալական են օդատիեզերական բաղադրիչների համար դիմակայուն մակերեսներ ստեղծելու համար:

Վոլֆրամի կարբիդի հատկությունները

1. Մեխանիկական հատկություններ

- կարծրություն. Mohs կարծրությունը ~ 9 (համեմատած ադամանդի 10-ի հետ):

- հալման կետ `2,870 ° C, ավելի բարձր, քան մետաղների մեծ մասը:

- Երիտասարդի մոդուլը, 530-700 GPA, երեք անգամ ավելի ուժեղ, քան պողպատը:

- Խտություն, 15,6 գ / սմ 3;, համեմատելի ուրանի հետ:

2-ը: Mal երմային եւ էլեկտրական հաղորդունակություն

Չնայած իր կարծրությանը, վոլֆրամի կարբիդը էլեկտրաէներգիա է իրականացնում (նման է բրոնզին) եւ արդյունավետորեն ջերմացնում, այն հարմարեցնելով էլեկտրական լիցքաթափման սարքավորումների (EDM):

3. Կոռոզիոն դիմադրություն

Այն դիմադրում է օքսիդացմանը մինչեւ 600 ° C ջերմաստիճանում եւ իներտ է թթուների մեծ մասի համար, բացառությամբ բարձր կոնցենտրացիաների հիդրոֆլորաթթվի եւ ազոտաթթվի:

Վոլֆրամի կարբիդի դիմումներ

1. Արդյունաբերական կտրող գործիքներ

- Գայլիկոնային բիտեր. Վոլֆրամի կարբիդի վրա փորված փորվածքներ (Նկար 5) գերակշռող պողպատը 100x հղկող միջավայրում:

- Ֆրեզերային ներդիրներ. Օգտագործվում է տիտանի վերամշակման եւ Aerospace արտադրության մեջ INCONEL- ի համար:

2-ը: Ավիատիեզերք եւ պաշտպանություն

- Հրթիռային վարդակներ. Դիմում է ծայրահեղ ջերմաստիճանների շարժիչ համակարգերում:

- Զենքերի պիրսինգ զինամթերք. Ներլցողների համար օգտագործում է WC- ի խտությունը եւ կարծրությունը:

3. Բժշկական սարքեր

- Վիրաբուժական գլխամաշկներ. Ավելի կտրուկ եւ ավելի դիմացկուն, քան չժանգոտվող պողպատ:

- Օրթոպեդիկ իմպլանտներ. Համատեղ փոխարինումներով հագնված դիմադրություն հագնելու համար:

4. Էներգետիկ ոլորտը

- յուղի հորատման ներդիրներ. WC- պատված փորված փորված բիթերը նվազեցնում են Downtime- ը խորը հետախուզման մեջ:

- Միջուկային կառավարման ձողեր. Բարձր նեյտրոնային կլանման արդյունավետություն:

Բնապահպանական եւ տնտեսական նկատառումներ

1. Հանքարդյունաբերության ազդեցություն

Վոլֆրամի հանքարդյունաբերությունը, հիմնականում Չինաստանում (գլոբալ մատակարարման 85%), մտահոգություններ է առաջացնում անտառահատումների եւ ջրի աղտոտման վերաբերյալ: Վերամշակումը WC գրությունը վերականգնում է նյութի 95% -ը, նվազեցնելով վստահությունը կույս հանքաքարին:

2-ը: Վերամշակման տեխնիկա

- Z ինկի պրոցես. Կոբալի կապանքները լուծարում են WC փոշի առանձին:

- Ուղղակի վերաօգտագործում. Մանրացված WC գրությունը վերաձեւակերպվում է նոր գործիքների:

Մարտահրավերներ եւ նորարարություններ

1. Բռնկվածություն եւ կոշտություն Առեւտուր

WC- ի բարձր կարծրությունը գալիս է խզմամբ: Nanostructured WC- ի նման նորամուծությունները (հացահատիկի չափսեր <100 NM) բարելավում են կոտրվածքի կոշտությունը, առանց զոհաբերելու կարծրությունը:

2. 3D տպագրություն

Հավելանյութի արտադրությունն հնարավորություն է տալիս WC բարդ մասեր, ինչպիսիք են վանդակավոր կառուցվածքները թեթեւ օդատիեզերական բաղադրիչների համար:

3. Կայուն այլընտրանքներ

Հետազոտողները մշակում են կոբալտ-անվճար կապանքներ (օրինակ, նիկել, երկաթ) `ավանդական WC-COBALT COMOCESITES- ում թունավորության մտահոգությունները:

Շուկայի միտումները եւ ապագա աշխարհայացքը

Global Tungsten Carbide Market- ը նախատեսվում է աճել 6,2% CAGR (2023-2030), որը պայմանավորված է ավտոմոբիլային եւ վերականգնվող էներգետիկայի ոլորտների պահանջով: Հիմնական խաղացողները ներառում են Sandvik AB, Kennametal եւ Mitsubishi նյութեր:

Եզրափակում

Վոլֆրամի կարբիդը միանշանակ միացություն է, այլ ոչ թե տարրական նյութ: Դրա անզուգական հատկությունները ցենտ են տվել իր դերը արդյունաբերության մեջ, սկսած արտադրությունից մինչեւ առողջապահություն: Որպես նանոտեխնոլոգիայի եւ կայունության առաջընթացի առաջընթաց, վոլֆրամի կարբիդը անփոխարինելի կմնա ինժեներական մարտահրավերների հաղթահարման գործում:

ՀՏՀ

1: Ինչպես է վոլֆրամի կարբիդը համեմատվում ադամանդի հետ կարծրության մեջ:

Մինչ Diamond- ը ամենադժվար բնական նյութն է (Mohs 10), վոլֆրամի կարբիդը շարունակում է մնալ 9-ին, այն հարմար դարձնելով արդյունաբերական ծրագրերի մեծ մասի համար `առանց ադամանդագործների արգելողական արժեքի:

2. Կարող է վոլֆրամի կարբիդը եռակցվել կամ վերանորոգվել:

Ոչ-դրա ծայրահեղ կարծրությունը զոդում է դարձնում անիրագործելի: WC- ի վնասված բաղադրիչները սովորաբար փոխարինվում կամ վերամշակվում են:

3: Ինչու է կոբալտը օգտագործվում է որպես կապիչ վոլֆրամի կարբիդում:

Կոբալտը ուժեղացնում է կոշտությունը `լցնելով WC հացահատիկի միջեւ առկա բացերը, կանխելով ճեղքի տարածումը: Այնուամենայնիվ, նիկելի նման այլընտրանքները ձգում են էկոլոգիապես մաքուր արտադրության համար:

4. Արդյոք վոլֆրամի կարբիդ մագնիսը:

Մաքուր WC- ը ոչ մագնիսական է, բայց կոբալտով կապված տարբերակները կոբալտի բովանդակության պատճառով փոքր մագնիտիզմ են ցուցադրում:

5. Ինչը սահմանափակում է վոլֆրամի կարբիդի օգտագործումը բարձր ջերմաստիճանի ծրագրերում:

500 ° C- ից բարձր, WC- ն աստիճանաբար օքսիդացնում է: Քրոմի կարբիդի նման ծածկույթները կիրառվում են օքսիդացման դիմադրությունը բարելավելու համար:

Մեջբերումներ.

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

[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/arti

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

[4] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide

[5] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html

[6] https://www.gauthmath.com/ssolution/ 17447249284 67973 / Tungsten-Carbide-Can-Be-to-the-tips-of-poss-the-chey-for? Is_new_user = 1

[7] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html

[8] https://www.frepik.com/free-photos-vectors/tungsten

[9] https://www.carbidebideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf

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