Որն է վոլֆրամի կարբիդի կոշտությունը:

Բովանդակության մենյու

● Հասկանալով խստությունը. Հիմունքները

● Վոլֆրամի կարբիդ. Կազմը եւ կառուցվածքը

● Ատոմային կառուցվածքը եւ կապը վոլֆրամի կարբիդում

● Tungsten Carbide. Հիմնական թվեր

>> Երիտասարդների մոդուլ

>> Այլ մոդուլ

● Ինչու է վոլֆրամի կարբիդը այդքան թմբուկ:

● Արտադրական գործընթացներ եւ դրանց ազդեցությունը խստության վրա

● Համեմատության աղյուսակ. Ընդհանուր նյութերի խստություն

● Վոլֆրամի կարբիդի մեխանիկական հատկություններ

● Ծրագրեր, որոնք լծակներ են տալիս

● Վոլֆրամի կարբիդի ընդլայնված ծրագրեր

● Ինչպես է խստությունը ազդում կատարողականի վրա:

● Վոլֆրամի կարբիդի խստության սահմանափակումները

● Վերջին հետազոտությունն ու առաջխաղացումը

● Բնապահպանական եւ տնտեսական նկատառումներ

● Պատկերացնող կոշտություն. Հեղափոխման համեմատություն

● Նյութական գիտություն թվերի հետեւում

>> Երիտասարդների մոդուլի հաշվարկը

● Իրական աշխարհի դիմումներում խստություն

● Ամփոփում Աղյուսակ. Վոլֆրամի կարբիդի հիմնական խստությունը

● Եզրափակում

● ՀՏՀ. Հաճախակի տրվող հարցեր վոլֆրամի կարբիդի կոշտության վերաբերյալ

>> 1. Որն է վոլֆրամի կարբիդի երիտասարդի մոդուլը:

>> 2. Ինչպես է վոլֆրամի կարբիդի կոշտությունը համեմատվում պողպատից:

>> 3: Ինչու է վոլֆրամի կարբիդը այդքան թմբուկ:

>> 4. Արդյոք վոլֆրամի կարբիդը պահպանում է իր կարծրությունը բարձր ջերմաստիճանում:

>> 5. Որոնք են հիմնական ծրագրերը, որոնք օգուտ են բերում վոլֆրամի կարբիդի խստությունից:

Վոլֆրամի կարբիդը հայտնի է իր բացառիկ մեխանիկական հատկություններով, մասնավորապես դրա ուշագրավ խստությամբ, ինչը անփոխարինելի է դարձրել արդյունաբերական դիմումներ պահանջելու մեջ: Այս հոդվածում նշվում է վոլֆրամի կարբիդի կոշտության խորը ուսումնասիրություն, այն համեմատելով այլ նյութերի հետ, բացատրելով հիմքում ընկած գիտությունը եւ պատկերացնելով նրա իրական ազդեցությունը:

Հասկանալով խստությունը. Հիմունքները

Թունդությունը նյութի դիմադրություն է կիրառական ուժի տակ դեֆորմացման համար: Engineering արտարագիտության մեջ այն սովորաբար քանակականացվում է երիտասարդի մոդուլով (կոչվում է նաեւ առաձգական մոդուլ), ինչը չափում է սթրեսի (մեկ միավորի համար ուժի համար) հարաբերակցությունը (համամասնական դեֆորմացիան): Որքան բարձր է երիտասարդի մոդուլը, ավելի ուժեղ է նյութը:

Վոլֆրամի կարբիդ. Կազմը եւ կառուցվածքը

Վոլֆրամի կարբիդը (WC) միացություն է, որը բաղկացած է հավասար մասերի վոլֆրամի եւ ածխածնի ատոմներից: Այն ձեւավորում է խիտ, ծանր եւ փխրուն նյութեր, որոնք սովորաբար արտադրվում են փոշու մետալուրգիայի միջոցով, հաճախ մետաղական կապիտալով, ինչպես կոբալտը `ավելացված կոշտության համար:

Ատոմային կառուցվածքը եւ կապը վոլֆրամի կարբիդում

Վոլֆրամի կարբիդի ուշագրավ խստությունը հիմնարարորեն արմատավորված է իր ատոմային կառուցվածքում եւ իր բաղկացուցիչ ատոմների միջեւ պարտատոմսերի բնույթով: Կոմպոզիցիան բաղկացած է վոլֆրամի ատոմներից, որոնք կովալուսավորվում են ածխածնի ատոմներին վեցանկյուն բյուրեղային վանդակավորության մեջ: Այս ուժեղ կովալենտային կապը շատ ավելի ուժեղ է, քան շատ այլ ինժեներական նյութերում հայտնաբերված մետաղական կապը, ինչը զգալիորեն նպաստում է իր բարձր երիտասարդ մոդուլին: Բյուրեղյա վանդակավորության մեջ ատոմների խիտ փաթեթավորումը նույնպես նվազագույնի է հասցնում ատոմային շարժման տարածքը, դառնա դեֆորմացիա սթրեսի տակ:

Վոլֆրամի ատոմները ապահովում են ծանր, խիտ շրջանակ, մինչդեռ ածխածնի ատոմները լցնում են միջպետական ​​տարածքներ, ստեղծելով կոշտ եւ կայուն կառույց: Այս համադրությունը հանգեցնում է մի նյութի, որը ոչ միայն թունդ է, այլեւ չափազանց ծանր եւ դիմացկուն է հագնելու համար:

Tungsten Carbide. Հիմնական թվեր

Երիտասարդների մոդուլ

- Երկարություն, 530-700 GPA (GigapAccals)

- բնորոշ արժեք. ~ 550-630 GPA- ն առավել հաճախ մեջբերվում է

- Համեմատություն.

- Պողպատ, 200 ԳՊա

- Titanium: ~ 110 GPA

- Diamond: ~ 1000 GPA

Սա նշանակում է, որ վոլֆրամի կարբիդը մոտավորապես երեք անգամ ավելի ամուր է, որքան պողպատը, իսկ երկրորդը `միայն ադամանդի մեջ ընդհանուր ինժեներական նյութերի մեջ:

Այլ մոդուլ

- Բաժնետերար մոդուլ (դիմադրություն համազգեստի սեղմման). 379-381 GPA

- Shear Modulus (Shearing- ի դիմադրություն). 274 GPA

Ինչու է վոլֆրամի կարբիդը այդքան թմբուկ:

Վոլֆրամի կարբիդի կոշտությունը ծագում է վոլֆրամի եւ ածխածնի ատոմների եւ դրա խիտ, վեցանկյուն բյուրեղային կառուցվածքի միջեւ նրա ուժեղ կովալենտային կապից: Այս ատոմային պայմանավորվածությունները դիմադրում են դեֆորմացմանը, նույնիսկ բարձր սթրեսի տակ:

Արտադրական գործընթացներ եւ դրանց ազդեցությունը խստության վրա

Վոլֆրամի կարբիդի կոշտությունը կարող է ազդել այն արտադրության համար, որն օգտագործվում է այն արտադրելու համար: Սովորաբար, վոլֆրամի կարբիդը արտադրվում է փոշու մետալուրգիայի միջոցով, որտեղ վոլֆրամի եւ ածխածնի փոշիները խառնվում են, այնուհետեւ `բարձր ջերմաստիճանում: Sintering գործընթացը հանգեցնում է, որ փոշիները կապեն միասին, կազմելով խիտ, պինդ նյութեր:

Կոբալտի նման կապիչների ավելացումը կարող է բարելավել կոշտությունը, բայց կարող է փոքր-ինչ նվազեցնել կոշտությունը: Վոլֆրամի կարբիդային մասնիկների հացահատիկի չափը նույնպես դեր է խաղում. Ավելի լավ ձավարեղենը, ընդհանուր առմամբ, բերում է ավելի մեծ կոշտության եւ կարծրության `հացահատիկի սահմանի ամրապնդման ազդեցության պատճառով:

Արտադրության առաջատար տեխնիկա, ինչպիսիք են տաք isostatic սեղմումը եւ կայծային պլազմային կտորները, թույլ են տալիս ավելի լավ վերահսկողություն կատարել միկրոհամակարգի վրա, որի արդյունքում նյութերը կարող են լինել օպտիմիզացված կոշտություն եւ մեխանիկական հատկություններ:

Ընդհանուր

նյութեր	.	Համեմատության աղյուսակ
Ադամանդ	1000	5x
Վոլֆրամի կարբիդ	530-700	3x
Պողպատ	~ 200	1x
Տիտղոս	110	~ 0.55X
Ալյումին	70	~ 0.35x

Վոլֆրամի կարբիդի մեխանիկական հատկություններ

Թունգստեն կարբիդից այն կողմ է, որ վոլֆրամի կարբիդը հատկանշական է.

- կարծրություն. 9-9.5 Mohs- ի մասշտաբով (երկրորդը միայն ադամանդի)

- սեղմիչ ուժ. ~ 2,700-4,780 MPA

- Առաձգական ուժ. 344-350 mpa

- Խտություն, 15.6-15,7 գ / CM⊃3; (երկու անգամ պողպատից)

- ջերմային հաղորդունակություն. 84-110 վ / մ · k

Ծրագրեր, որոնք լծակներ են տալիս

Վոլֆրամի կարբիդի բացառիկ կարծրությունն ու կարծրությունը այն իդեալական դարձնում են.

- Կտրող գործիքներ եւ փորված բիտեր. Պահպանում է կտրուկությունը եւ դիմադրում է ծայրահեղ ծանրաբեռնվածության ներքո դեֆորմացիան

- Հագուստի դիմացկուն մասեր. Օգտագործվում է հանքարդյունաբերության, նավթի եւ գազի եւ ծանր տեխնիկայի մեջ

- Հղկողներ եւ մահանում. Այլ կոշտ նյութեր ձեւավորելու եւ մանրացնելու համար

- Prec շգրիտ գործիքներ. Այն դեպքում, երբ նվազագույն շեղումը կրիտիկական է (օրինակ, spindles, չափիչ սարքեր)

Վոլֆրամի կարբիդի ընդլայնված ծրագրեր

Ավանդական օգտագործման սահմաններից դուրս, վոլֆրամի կարբիդի կոշտությունը արժեքավոր է դարձնում զարգացող դաշտերում.

- Էլեկտրոնիկա. Միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերում (MEMS) բաղադրիչներ ճշգրտության եւ նվազագույն դեֆորմացման համար:

- Ավտոմոբիլային. Բարձրորակ շարժիչի բաղադրիչներ եւ վառելիքի ներարկման համակարգեր `բարելավված արդյունավետության համար:

- Ավիատիեզերք. Տուրբինային շեղբեր եւ կառուցվածքային բաղադրիչներ, որոնք ենթարկվում են ծայրահեղ պայմանների:

Ինչպես է խստությունը ազդում կատարողականի վրա:

- Նվազագույն շեղում. Բարձր խստությունն ապահովում է, որ գործիքներն ու բաղադրիչները չեն թեքում կամ ճկուն են բեռի տակ, պահպանելով ճշգրտությունը եւ երկարատեւ գործիքային կյանքը:

- Բարձր հագած դիմադրություն. Կտրուկություն, որը զուգորդվում է կարծրության հետ, նշանակում է ավելի քիչ մակերեսային դեֆորմացիա եւ դանդաղ մաշվածության տեմպեր:

- Ther երմային կայունություն. Պահպանում է կոշտությունը բարձր ջերմաստիճանում, կարեւորագույն տեխնիկայի համար անհրաժեշտ է արագընթաց մշակման եւ կտրող գործողությունների համար:

Վոլֆրամի կարբիդի խստության սահմանափակումները

- Բարակություն. Թեֆը թմբուկի կարբիդը նույնպես փխրուն է եւ կարող է կոտրվել ազդեցության տակ կամ լարառության տակ:

- Դժվար է մեքենայով. Դրա կարծրությունն ու կարծրությունը նշանակում են, որ միայն ադամանդի կամ խորանարդ բորոնի նիտրիդային գործիքները կարող են ձեւավորել այն, հաճախ պահանջում են մասնագիտացված գործընթացներ:

Վերջին հետազոտությունն ու առաջխաղացումը

Վերջին ուսումնասիրությունները կենտրոնացել են վոլֆրամի կարբիդային կոմպոզիտների կոշտության բարձրացման վրա `ներառելով նանոմ նյութերը, ինչպիսիք են գրաֆենը եւ ածխածնային նանթուբը: Այս հավելումները ամրապնդում են մատրիցը եւ կանխում ճեղքի տարածումը: Ծածկույթների տեխնոլոգիաների ուսումնասիրությունը նույնպես առաջարկել է վեպի ծածկույթներով, որոնք նախատեսված են մակերեսային կոշտության բարձրացման համար, առանց մեծ քանակությամբ փոխադրելու: Հաշվողական նյութերի գիտությունը հնարավորություն է տալիս ատոմային մասշտաբի սիմուլյացիաներ կանխատեսել եւ հարմարեցնել հաջորդ սերնդի նյութերի կարծրությունը:

Բնապահպանական եւ տնտեսական նկատառումներ

Մինչ վոլֆրամի կարբիդը առաջարկում է բացառիկ կատարում, դրա արտադրությունը ներառում է էներգետիկ ինտենսիվ գործընթացներ եւ կրիտիկական հումք, ինչպիսիք են վոլֆրամի եւ կոբալտը: Օգտագործված գործիքներից վերամշակումը եւ վերականգնումն ավելի ու ավելի կարեւոր է դառնում շրջակա միջավայրի ազդեցությունը նվազեցնելու համար: Տնտեսապես, դրա ամրությունը եւ երկարատեւ կյանքի ժամկետը օֆսեթ են արտաքսում նախնական ծախսերը, այն ծախսարդյունավետ դարձնելով շատ դիմումների համար:

Պատկերացնող կոշտություն. Հեղափոխման համեմատություն

Ենթադրենք, դուք օգտագործում եք նույն ուժը պողպատե եւ վոլֆրամի ածխաջրերի նույնական չափսերի համար: Վոլֆրամի կարբիդի գավազանը կխթանի միայն մեկ երրորդը, որքան պողպատե գավազանը, պատկերելով դրա բարձրագույն խստությունը:

Նյութական գիտություն թվերի հետեւում

Երիտասարդների մոդուլի հաշվարկը

Երիտասարդի մոդուլը (ե) հաշվարկվում է,

E = լարում / սթրես

Որտեղ.

- սթրես = ուժ `մեկ միավորի համար (N / M ²)

- Լարում = համամասնական դեֆորմացիա (անիմաստ)

Բարձր երիտասարդի մոդուլը նշանակում է, որ նյութը ձգվում կամ սեղմում է շատ քիչ բեռի տակ:

Իրական աշխարհի դիմումներում խստություն

- Վերամշակում. Վոլֆրամի կարբիդային գործիքներ կտրում են ավելի բարձր ճշգրտությամբ եւ ավելի երկար են տեւում գործիքների նվազագույն շեղման պատճառով:

- Ավիատիեզերք. Օգտագործվում է բաղադրիչներով, որտեղ կոշտությունն անհրաժեշտ է կատարման եւ անվտանգության համար:

- Բժշկական սարքեր. Prec շգրիտ գործիքները նպաստում են նյութի կայունությունից եւ դեֆորմացման դիմադրությանը:

Ամփոփում Աղյուսակ. Վոլֆրամի կարբիդային

գույքի	արժեքի / տիրույթի	նշանակության հիմնական խստությունը
Երիտասարդների մոդուլ	530-700 GPA	Չափազանց բարձր խստություն
Մեծ զանգվածային մոդուլ	379-381 GPA	Բարձր դիմադրություն համազգեստի սեղմման համար
Shear Modulus	274 GPA	Բարձր դիմադրություն shearing ուժերին
Խտություն	~ 15.6 գ / CM⊃3;	Երկու անգամ ավելի խիտ է, որքան պողպատը
Կոշտություն (MOHS)	9-9.5	Երկրորդը միայն ադամանդի համար

Եզրափակում

Վոլֆրամի կարբիդը առանձնանում է որպես կայուն ինժեներական նյութերից մեկը, որի մեջ կա երիտասարդների մոդուլ, 530-700 GPA- ի սահմաններում `պողպատից երեք անգամ, իսկ երկրորդը` միայն ադամանդի մեջ: Այս բացառիկ կոշտությունը, որը զուգորդվում է չմարված կարծրության, սեղմիչ ուժի եւ ջերմային կայունության հետ, վոլֆրամը կարբիդում է բարձրակարգ գործիքների եւ բաղադրիչների համար ընտրության նյութը առավել պահանջկոտ արդյունաբերական միջավայրում: Արտադրության եւ նանոտեխնոլոգիայի առաջընթացը շարունակում է ընդլայնել իր դիմումները, մինչդեռ վերամշակման ջանքերը անդրադառնում են կայունության մտահոգություններին:

ՀՏՀ. Հաճախակի տրվող հարցեր վոլֆրամի կարբիդի կոշտության վերաբերյալ

1. Որն է վոլֆրամի կարբիդի երիտասարդի մոդուլը:

Tungsten Carbide- ի երիտասարդ մոդուլը տատանվում է 530-ից 700 GPA- ից, այն դարձնելով մոտ երեք անգամ `որպես պողպատ, որքան պողպատ եւ երկրորդը` միայն օգտագործված նյութերի մեջ:

2. Ինչպես է վոլֆրամի կարբիդի կոշտությունը համեմատվում պողպատից:

Վոլֆրամի կարբիդը մոտավորապես երեք անգամ ավելի ուժեղ է, քան պողպատը: Չնայած պողպատի երիտասարդի մոդուլը մոտ 200 GPA է, վոլֆրամի կարբիդը սովորաբար գտնվում է 530-700 GPA միջակայքում:

3: Ինչու է վոլֆրամի կարբիդը այդքան թմբուկ:

Դրա բարձր խստությունը պայմանավորված է վոլֆրամի եւ ածխածնի ատոմների եւ խիտ, վեցանկյուն բյուրեղային կառուցվածքի միջեւ ուժեղ կովալենտային կապերով, որոնք դիմադրում են դեֆորմացիան նույնիսկ բարձր բեռներով:

4. Արդյոք վոլֆրամի կարբիդը պահպանում է իր կարծրությունը բարձր ջերմաստիճանում:

Այո, վոլֆրամի կարբիդը պահպանում է իր կոշտությունն ու մեխանիկական հատկությունները բարձրացված ջերմաստիճանում, ինչը իդեալական է արագընթաց մեքենաշինության եւ պահանջկոտ այլ դիմումների համար:

5. Որոնք են հիմնական ծրագրերը, որոնք օգուտ են բերում վոլֆրամի կարբիդի խստությունից:

Ծրագրերը ներառում են կտրող եւ հորատման գործիքներ, հագնում դիմացկուն մեքենայի մասեր, ճշգրիտ գործիքներ եւ մահանում են.