Титун карбид титанға қарағанда күшті ме?

Мазмұн мәзірі

● Кіріспе

● Материалдық қасиеттерді салыстыру

>> Вольфрам карбид

>> Титан

● Күшті талдау

● Қолданбалар

>> Вольфрам карбиді:

>> Titanium Excels:

● Қолдау және жақтары

>> Вольфрам карбид

>> Титан

● Озық пікірлер

>> Легирлеу және композиттер

>> Өндіріс техникасы

>> Шығындарды талдау

>> Қоршаған ортаға әсер

● Кейс-стади

>> Аэроғарыш: Boeing 787 Dreamliner-де титаний

>> Медициналық: титан жамбас импланттары

>> Өнеркәсіп: автокөлік өндірісіндегі вольфрам Карбидті кесу құралдары

>> Тау-кен өндірісі: вольфрам карбидті бұрғылау биттері қатты рок-бұрғылау

● Болашақ тенденциялар

>> Наноматериалдар

>> 3D басып шығару

>> Ақылды материалдар

● Қорытынды

● Жиі қойылатын сұрақтар

>> 1. Қай материал қиын: вольфрам карбид немесе титан?

>> 2. Титаний вольфрам карбидіне қарағанда жоғары температураға төтеп бере ала ма?

>> 3. Неліктен титан авиация өндірісі үшін артықшылықты?

>> 4. Бұл материалдар қайта өңделеді ме?

>> 5. Үйлену сақиналары үшін қайсысы жақсы: титан немесе вольфрам?

Кіріспе

Вольфрам Карбид және титан материалдық ғылымның екі шектен шығуын білдіреді: бір мезгілде бір ассельдік пен тозуға төзімділік, ал басқа теңдесі бар, ал басқа теңгерімсіздіктер жеңілдікпен. Инженерлік материалдарды таңдау - бұл қаттылық, созылу күші, тығыздығы және қоршаған орта факторларына төзімділік сияқты нәзік тепе-теңдік. Көбінесе «күшті » термині субъективті, нақты қолданбаға және стресске тәуелді, материал төзімді болады. Бұл мақалада маңызды сұраққа жауап беру үшін стресстің қасиеттері, өтініштері және өнімділігі қарастырылады: вольфрам карбид титанға қарағанда күшті? Біз олардың күшті жақтары мен әлсіз жақтарының нюанстарына, әлемдік мысалдар мен сценарийлерді зерттейміз, онда әр материал жарқырайды.

Материалдық қасиеттерді салыстыру

Вольфрам карбид

- қаттылық: 9 Мохтар шкаласы бойынша (6-шы титанның 6)

- тығыздық: 15,63 г / с / см⊃3; (Титаннан 3 × тығыздаушы)

- балқу: 2870 ° C (5,200 ° F)

- қысу күші: 4000 МПа дейін

- Жас модуль: 450-650 GPA

Вольфрам карбиді табиғи түрде пайда болатын элемент емес; Қайта, бұл вольфрам мен көміртек атомдарынан тұратын қосылыс. Әдетте, әдетте, 80% -95% вольфрам карбидінің (WC) аралығында, қалған байланыстырғыш, әдетте кобальт (co). Кобальт болуы материалдың қаттылығын арттырады. Өндіріс процесі вольфрам карбид ұнтағы кобальтпен араласып, тығыз, қатты материалды қалыптастыру үшін қызып кететін жерде қысылуды қамтиды. Бұл процесс астық мөлшері мен таралуы сияқты соңғы қасиеттерге айтарлықтай әсер етеді, осылайша қаттылық пен сыну қаттылыққа әсер етеді. Оның кері қаттылығы оны тырнап, киюге, оны жоғары абразияға қосқан қосымшаларға өте төзімді етеді. Алайда, бұл қаттылық бризмнің құнын, әсер етуге немесе созылу күйзелісіне төтеп беруге бейім етеді.

Титан

- созылу күші: 434 МПа (В.С. вольфрам Карбидтің 344,8 МПа)

- тығыздық: 4,5 г / см⊃3; (Болаттан гөрі 60% жеңіл)

- коррозияға төзімділік: тұзды / қышқыл ортада ерекше

- кірістілік күші: коммерциялық таза титанға шамамен 275 МПа

- Жылу өткізгіштік: төмен, шамамен 17 Вт / м / м

Титан, жер қыртысындағы 9-шы элемент, ерекше күш-жігердің салмаққа қатынасы бар металл болып табылады. Ол өзінің жоғары коррозияға төзімділігі үшін әйгілі, оның ішіне ауаға немесе ылғалға ұшыраған кезде оның бетіне пассивті оксид қабатын қалыптастыру мүмкіндігінің нәтижесі болды. Бұл қорғаныс қабаты оны көптеген коррозиялық заттарға, соның ішінде тұзды, қышқылдар мен хлор ерітінділеріне инертті етеді. Вольфрам карбидінен айырмашылығы, титан көпбұрышты, бұл сынғанға дейін айтарлықтай пластикалық деформациядан өтуі мүмкін. Бұл сипаттама, әсіресе, материал динамикалық жүктемелерге немесе әсерге ұшырайтын қосымшаларда тиімді. Алайда, титанның төменгі қаттылығы оның вольфрам карбидімен салыстырғанда тырнап, киюге бейім екенін білдіреді.

Күшті талдау

Негізгі бақылаулар:

1

2. Құрылымдық тұтастық: титан динамикалық жүктелген құрылымдарда сенімділік бере отырып, күйзеліске ұшырайды.

3

4

5. Коррозияға қарсы тұрақтылық: титанның жоғары коррозияға төзімділігі еңбекақының шығындарын азайтуға мүмкіндік береді.

Қолданбалар

Вольфрам карбиді:

- кесу құралдары (бұрғылау биттері, аралау пышақтары)

- Тау-кен техникасы (бұрғылау кірістері, ұсатқыштар)

- жоғары тозған өнеркәсіптік компоненттер

- металл түзілуіне арналған өлім мен қалыптар

- Абразивті су ағынының саңылаулары

Вольфрам карбидінің қатты қаттылығы мен тозу кедергісі, материалдар қарқынды абразияға ұшырайды және қысқарту күштеріне ие. Кесу құралдарында вольфрам карбидінің жиектері ұзақ мерзімді кезеңдер үшін өткір болып, өнімділіктің жоғарылауына әкеліп соқтырады. Тау-кен өндірісінде вольфрам карбидтік-бұрғылау қондырғыларының беріктігі тиімді жыныстар мен кен өндіруді қамтамасыз етеді. Оның жоғары сығымдау күші оған металл түзу процестеріне қатысатын орасан зор қысымға төтеп беруге мүмкіндік береді. Абразивті су ағынын кесу аймағында вольфрам карбидінің саптамалары олардың пішіні мен дәлдігін сақтайды, нәтижесінде дәл және таза кесу пайда болады.

Titanium Excels:

- аэроғарыштық жақтаулар / қозғалтқыштар

- Медициналық импланттар (жамбас ауыстыру)

- теңіз аппараттық құралдары (гвилдерлер, суасты қайықтар)

- спорттық тауарлар (гольф клубтары, велосипед жақтаулары)

- химиялық өңдеу зауыттары

Титанның беріктік, жеңіл және коррозияға төзімділігі оның бірегей үйлесімі оны аэроғарыштық қосымшалардағы маңызды материал ретінде көрсетеді. Титан қорытпаларының төмен тығыздығы жанармай тиімділігіне ықпал етеді, ал олардың жоғары күші ұшу жағдайында құрылымдық тұтастыққа мүмкіндік береді. Медициналық импланттарда титанның биологиялық қабілеттілігі дене тіндерімен жағымсыз реакциялардың алдын алады, ал оның магниттік қасиеттері оны MRI сканерлеуге жарамды етеді. Теңіз ортасында титанның тұзды коррозияға төзімділігі ұзақ мерзімді және аппараттық құрамдастардың сенімділігін қамтамасыз етеді. Спорттық тауарлар титанның жеңіл және жоғары беріктігі, өнімділік пен беріктігін жақсартады. Химиялық өңдеу зауыттары коррозияға қарсы тұрақтылықты коррозиялық химикаттармен қауіпсіз және тиімді қолданады.

Қолдау және жақтары

Вольфрам карбид

- ✅ Экстремалды қаттылық пен тозуға төзімділік

- ✅ Өткір жиектерді кесу құралдарымен ұстайды

- ✅ Жоғары сығымдау күші

- ✅ Жоғары балқу нүктесі

- ❌ әсер еткен сынғыш

- ❌ Жоғары тығыздық (15,6 г / с / с / с / с / с) шектейді

- ❌ титанмен салыстырғанда төмен созылудың беріктігі төмен

- ❌ термиялық шокқа сезімтал

Титан

- ✅ Жеңіл, бірақ күшті (4,5 г / с / с / с)

- ✅ Қасірет ортасындағы коррозияға қарсы

- ✅ Жоғары созылу күші

- ✅ Бикомға

- ✅ ✅ ✅

- ❌ оңай сызаттар оңай

- ❌ Жоғары температураның шектеулі өнімділігі

- ❌ вольфрам карбидімен салыстырғанда төмен қаттылық

- ❌ көптеген басқа металдарға қарағанда жоғары шығындар

Озық пікірлер

Легирлеу және композиттер

Вольфрам карбид және титан екеуі де легирленген және композициялық технологиялар арқылы бейімделген қасиеттерге ие бола алады. Мысалы, алюминий мен ванадиймен титан қорытпалары күш пен жоғары температураның төзімділігін арттыру үшін әдетте аэроғарышта қолданылады. Тинегриялық карбид композиттері титан нитриді сияқты жабындары бар (қалайы) бетінің кермектігін одан әрі арттырып, үйкелісті азайта алады.

Өндіріс техникасы

Өндіріс процесі сонымен қатар бұл материалдардың соңғы қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді. Таңдамалы өндіріс техникасы, мысалы, селективті лазерлік балқыту (SLM) және Electron Beam балқуы (ДМ) сияқты оңтайландырылған микроқұрылымдармен күрделі титан компоненттерін құруға мүмкіндік береді. Сол сияқты, ілгерілетудің алдыңғы қатарлы әдістері вольфрам карбид-композиттерінің тығыздығы мен біртектілігін жақсарта алады.

Шығындарды талдау

Екі материалдың құны сұрыптауға, формаға және мөлшерге байланысты өзгереді. Вольфрам карбиді, әдетте титанға қарағанда, вольфрам мен энергияны қажет ететін өндіріс процестеріне байланысты қымбатырақ. Алайда, мамандандырылған қасиеттері бар титан қорытпалары да қымбатқа түсуі мүмкін.

Қоршаған ортаға әсер

Вольфрам мен титан өндіру және қайта өңдеу экологиялық салдары бар. Тау-кен жұмыстары тіршілік ету ортасын жою және судың ластануына әкелуі мүмкін, ал энергияны көп өңдейтін процестер парниктік газдар шығарындыларына ықпал етеді. Қайта өңдеу жұмыстары осы материалдардың экологиялық ізін азайту үшін өте маңызды.

Кейс-стади

Аэроғарыш: Boeing 787 Dreamliner-де титаний

Boeing 787 Dreamliner өзінің әуе кемесі мен қозғалтқыштың құрамдас бөліктеріндегі титан қорытпаларын кеңінен қолданады. Титанның салмақтық коэффициенті титанның арақатынасы әуе кемесінің жалпы салмағын азайтады, отын тиімділігінің жақсаруы және шығарындылардың азаюына әкеледі. Титанның коррозияға төзімділігі сонымен қатар қатал атмосфералық жағдайдағы ұзақ мерзімді беріктікті қамтамасыз етеді.

Медициналық: титан жамбас импланттары

Титандық хип-импланттарда төңкерілген ортопедиялық хирургиясы бар, науқастарды бірлескен ауыстыру үшін берік және биоқулатқыш ерітінді ұсынған. Материалдардың сүйек тіндерімен (OSSEOINEGRATE) интеграциялау мүмкіндігі ұзақ мерзімді тұрақтылықты қамтамасыз етеді және имплант істен шығу қаупін азайтады.

Өнеркәсіп: автокөлік өндірісіндегі вольфрам Карбидті кесу құралдары

Вольфрам Карбидті кесу құралдары автомобиль өндірісінде маңызды рөл атқарады, онда қозғалтқыш компоненттерін жоғары дәлдікпен өңдеу қажет. Вольфрам карбидінің қаттылығы мен тозуы құралдарды өткір жиектерді және тығыз төзімділікті сақтауға мүмкіндік береді, нәтижесінде жоғары сапалы бөліктер мен өндіріс шығындары азайды.

Тау-кен өндірісі: вольфрам карбидті бұрғылау биттері қатты рок-бұрғылау

Қатты рок бұрғылау жұмыстарында вольфрам карбидтік бұрғылау биттері қиын геологиялық түзілімдерге ену үшін қажетсіз. Вольфрам карбидінің экстремалды қаттылығы және абразияға төзімділігі бұрғылау биттері жазалау жағдайларына төтеп беріп, бұрғылаудың тиімді тарифтерін сақтай алады.

Болашақ тенденциялар

Наноматериалдар

Көміртекті нанотүтікшелер мен графинг сияқты наноматериалдарды, вольфрам карбидіне және титан композиттеріне интеграциялау - бұл белсенді зерттеулер. Бұл наноматериалдар, мысалы, күш, қаттылық және қатаңдық, қатаңдық, талап етілетін қолдануға әкелетін механикалық қасиеттерді арттыра алады.

3D басып шығару

3D басып шығару технологияларындағы жетістіктер, вольфрам карбидінен де, титаннан да күрделі тәрізді компоненттерді дайындауға мүмкіндік береді. Бұл жеке дизайнға жаңа мүмкіндіктер ашады және материалдық қолдануға оңтайландырылған, қалдықтарды азайтуға және тиімділікті арттыруға мүмкіндік береді.

Ақылды материалдар

Сыртқы ынталандыруларға жауап беретін ақылды материалдардың дамуы, мысалы, температура немесе стресс сияқты, бұл тағы бір қызықты зерттеу саласы. Сенсорлар мен актераторлар мен акуаторларды вольфрам карбид және титан компоненттеріне қосу арқылы өзін-өзі бақылау және өзін-өзі жөндеу жүйелерін құруға болады.

Қорытынды

Варнгстен Карбиде Титутанның қаттылық пен тозудан асып түскен кезде, титанның титуанның жоғары созылу күші мен жеңілдетілгіштігі оны аэроғарыш пен медициналық қосымшаларда ажыратады. «Күшті » термині контекстке байланысты:

- Беткі төзімділік: вольфрам карбидін таңдаңыз.

- Құрылымдық тұрақтылық: титанға таңдау.

Сайып келгенде, вольфрам карбид және титанның таңдауы қосымшаның талаптары мен оңтайлы нәтижеге қол жеткізу үшін қажет ерекшеліктерді мұқият түсінуде.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Қай материал қиын: вольфрам карбид немесе титан?

Вольфрам карбид (Mohs 9) титанға қарағанда айтарлықтай қиын (Mohs 6).

2. Титаний вольфрам карбидіне қарағанда жоғары температураға төтеп бере ала ма?

Жоқ.

3. Неліктен титан авиация өндірісі үшін артықшылықты?

Оның салмақтық коэффициенті (4,5 г / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с / с).

4. Бұл материалдар қайта өңделеді ме?

Ия, бірақ қайта өңдеу процестері энергияны қажет ететін және қымбатқа түседі.

5. Үйлену сақиналары үшін қайсысы жақсы: титан немесе вольфрам?

Вольфрам нақтылауға төзімділікті ұсынады; Титанийдің корпустары.