Вольфрам карбидінің қаттылығы қандай?

Мазмұн мәзірі

● Қаттылықты түсіну: негіздер

● Вольфрам карбид: құрамы және құрылымы

● Атомдық құрылым және вольфрам карбидіндегі байланыстыру

● Вольфрам карбидінің қаттылығы: негізгі көрсеткіштер

>> Жас модуль

>> Басқа модуль

● Неліктен вольфрам карбиді қатты?

● Өндірістік процестер және олардың қаттылығына әсері

● Салыстыру кестесі: жалпы материалдардың қаттылығы

● Вольфрам карбидінің механикалық қасиеттері

● Қаттылықты қолдану

● Вольфрам карбидінің кеңейтілген қолданбалары

● Қатаңдық қалай әсер етеді?

● Вольфрам карбидінің қаттылығын шектеу

● Соңғы зерттеулер мен жетістіктер

● Экологиялық және экономикалық пікірлер

● Қаттылықты визуализациялау: дефлексия салыстыру

● Сандар артындағы материалтану

>> Жас модульді есептеу

● Нақты әлемдік қосымшалардағы қаттылық

● Қысқаша кестесі: вольфрам карбидінің кернеудің негізгі қасиеттері

● Қорытынды

● ЖҚС: вольфрам карбидінің қаттылығы туралы жиі қойылатын сұрақтар

>> 1. Вольнгтен карбидінің жас модулі қандай?

>> 2. Вольгстен Карбидінің қаттылығы болатпен қалай салыстырылады?

>> 3. Неліктен вольфрам карбиді қатты?

>> 4. Вольнгстен карбидті жоғары температурада ұстай ма?

>> 5. Вольнгтен карбидінің қаттылығынан қандай пайдасы бар?

Вольфрам карбиді өзінің ерекше механикалық қасиеттері, әсіресе оның керемет қаттылығы үшін әйгілі, әсіресе оның керемет қаттылығы, бұл оны өнеркәсіптік қосымшаларды талап ете алады. Бұл мақалада вольфрам карбидінің қаттылығын зерттеу қарастырылған, оны басқа материалдармен салыстыру, негізгі ғылымды түсіндіру және оның нақты әсерін суреттеу.

Қаттылықты түсіну: негіздер

Қатаңдық - бұл материалдың қолданбалы күшпен деформацияға төзімділігі. Инженерияда ол көбінесе жас модулмен (сонымен қатар серпімді модуль деп аталады) белгіленеді, бұл стресстің (бірлік аймағына күш) арақатынатын материалға (пропорционалды деформация) арақатынасын өлшейді. Жастардың модулі неғұрлым жоғары болса, материал.

Вольфрам карбид: құрамы және құрылымы

Вольфрам карбид (WC) - бұл вольфрам және көміртек атомдары тең бөліктерден тұратын қосылыс. Ол әдетте ұнтақты металлургия арқылы шығарылатын тығыз, қатты және сынғыш материалдарды құрайды, көбінесе металл байланыстырғышпен, көбінесе металл байланыстырғышпен металл байланыстырғыш бар.

Атомдық құрылым және вольфрам карбидіндегі байланыстыру

Вольфрам карбидінің керемет қаттылығы оның атомдық құрылымында және оның құрамдас атомдары арасындағы облигациялардың сипаты болып табылады. Керемет вольфен атомдарынан тұрады, ол алтыбұрышты кристалды тордағы көміртек атомдарына коваленттелген. Бұл күшті ковалентті байланыс көптеген басқа инженерлік материалдарда кездесетін металл байланыстырудан әлдеқайда күшті, бұл оның жоғары жас модуліне айтарлықтай ықпал етеді. Кристалл торындағы атомдардың тығыз оралуы да атом қозғалысының кеңістігін азайтады, стресстен деформацияны қиындатады.

Вольнгстен атомдары ауыр, тығыз шеңбер береді, ал көміртек атомдары қатаң және тұрақты құрылым құра отырып, аралық кеңістіктерді толтырады. Бұл комбинация тек қатаң ғана емес, сонымен бірге өте қиын және тозуға төзімді материалға әкеледі.

Вольфрам карбидінің қаттылығы: негізгі көрсеткіштер

Жас модуль

- диапазоны: 530-700 GPA (Gigapascals)

- Типтік құндылық: ~ 550-630 GPA жиі келтірілген

- салыстыру:

- Болат: ~ 200 GPA

- титан: ~ 110 GPA

- Алмаз: ~ 1000 GPA

Бұл дегеніміз, вольфрам карбиді болат сияқты қатаң және тек инженерлік материалдар арасында алмұрнынан үш есе көп.

Басқа модуль

- Үлкен модуль (біркелкі қысуға төзімділік): 379-381 GPA

- Ылғалдандыру модульі (қырқуға қарсы тұру): 274 GPA

Неліктен вольфрам карбиді қатты?

Вольфрам карбидінің қаттылығы вольфрам мен көміртек атомдары мен оның тығыз, алтыбұрышты кристалды құрылымы арасындағы ковалентті байланыстан туындады. Бұл атомдық шаралар даформацияға қарсы, тіпті жоғары кернеулермен де шектеледі.

Өндірістік процестер және олардың қаттылығына әсері

Вольфрам карбидінің қаттылығын өндіру үшін пайдаланылатын өндіріс процесі әсер етуі мүмкін. Әдетте, вольфрам карбиді ұнтақ металлургия арқылы шығарылады, онда вольфрам және көміртекті ұнтақтар араласып, содан кейін жоғары температурада жасалған. Құмыралық процесс ұнтақтарды бір-біріне байланыстырады, тығыз, қатты материалды қалыптастырады.

Кобальт сияқты байланыстырғыштардың қосылуы қаттылықты жақсарта алады, бірақ қаттылықты аздап азайтуға болады. Вольфрам карбидс бөлшектерінің астық мөлшері де рөл атқарады; Дәнді дақылдар астық шекарасын нығайту салдарынан жоғары дақылдар көбінесе қаттылық пен қаттылыққа әкеледі.

Ыстық изостатикалық пресстер және ұшқын плазмалық агрегаты сияқты алдыңғы өндіріс техникасы, микроқұрылымды жақсы бақылауға мүмкіндік береді, нәтижесінде оңтайландырылған қаттылық пен механикалық қасиеттері бар материалдар бар.

Салыстыру кестесі: Жас материалдардың қаттылығы

Жас	модуль (GPA)	болатқа қатысты қаттылық
Алмас	~ 1000	~ 5x
Вольфрам карбид	530-700	~ 3x
Болат	~ 200	1х
Титан	~ 110	~ 0.55x
Алюминий	~ 70	~ 0.35x

Вольфрам карбидінің механикалық қасиеттері

Қатаңдықтан тыс, вольфрам карбиді:

- қаттылық: 9-9.5 Мохтар шкаласы бойынша (тек алмазға дейін)

- қысу күші: ~ 2,700-4,780 МПа

- созылу күші: ~ 344-350 MPA

- тығыздық: ~ 15,6-15.7 г / см⊃3; (Болаттан екі есе көп)

- Жылу өткізгіштік: ~ 84-110 Вт / Мм

Қаттылықты қолдану

Вольфрам карбидінің ерекше қаттылығы мен қаттылығы оны өте ыңғайлы етеді:

- кесу құралдары мен бұрғылау биттері: өткірлікті сақтайды және экстремалды жүктемелер бойынша деформацияны сақтайды

- тозуға төзімді бөліктер: тау-кен, мұнай және газ және ауыр машиналарда қолданылады

- Абразивтер мен өлім: басқа да қатты материалдарды қалыптастыру және тегістеу үшін

- дәлдік құралдары: минималды дефлексия өте маңызды (мысалы, шпиндельдер, өлшеу құралдары)

Вольфрам карбидінің кеңейтілген қолданбалары

Дәстүрлі пайдаланылудан басқа, вольфрам карбидінің қаттылығы оны дамушы салада құнды етеді:

- Электроника: Нәзік және минималды деформацияға арналған микроэлектрхимиялық жүйелердегі (MEMS) компоненттері.

- Автомобиль: тиімділігі жақсарғаны үшін жоғары өнімді қозғалтқыш компоненттері және жанармай құю жүйелері.

- аэроғарыш: турбиналық пышақтар және құрылымдық компоненттер төтенше жағдайларға ұшырайды.

Қатаңдық қалай әсер етеді?

- Минималды дефекция: жоғары қаттылық құралдары мен компоненттерінің жүктеме астында бүгілмейтін немесе икемделмейді, дәлдік пен ұзартқыштың өмірін сақтамайды.

- Жоғары тозуға төзімділік: қаттылық, қаттылықпен үйлеседі, бетті деформациядан аз және баяу тозу бағамы.

- Жылу тұрақтылығы: жоғары температурада қаттылықты, жоғары жылдамдықты өңдеу және кесу жұмыстары үшін өте маңызды.

Вольфрам карбидінің қаттылығын шектеу

- Брятс.

- Машина жасау қиын: оның қаттылығы мен қаттылығы тек гауһар немесе текше бор боры Нитрид құралдары оны көбінесе арнайы процестерді қажет ететінін білдіреді.

Соңғы зерттеулер мен жетістіктер

Соңғы зерттеулер графен және көміртекті нанотүтікшелер сияқты наноматериалдарды қосу арқылы вольфрам карбид-слосименттерінің қаттылығын арттыруға бағытталған. Бұл қоспалар матрицаны күшейтеді және жарықтың таралуын болдырмаңыз. Жабыны технологияларына зерттеу сонымен қатар дамыған, роман жабындылары бар, олардың тығыздағыштасуы бар, олардың тығыздағыштасуларымен айналысады. Есептеу техникасы туралы ғылымдар келесі буын материалдарының қаттылығын болжау және бейімделу үшін атомдық мөлшерлемелерді модельдеуге мүмкіндік береді.

Экологиялық және экономикалық пікірлер

Варнгстен Карбиде ерекше өнімділікті ұсынады, ал өндірісі энергияны көп қажет ететін процестер мен вольфрам мен кобальт сияқты сыни шикізатты қамтиды. Пайдаланылған құралдардан қайта өңдеу және қалпына келтіру қоршаған ортаға әсерді азайту үшін маңызды болып келеді. Экономикалық тұрғыдан, оның ұзақ мерзімділігі және ұзақ қызмет ету мерзімі бастапқы шығындарды есепке алып, оны көптеген қосымшалар үшін тиімді етеді.

Қаттылықты визуализациялау: дефлексия салыстыру

Сіз бірдей күшке бірдей күштерді болат және вольфрамның бірдей өлшемдердегі карбидіне қолданасыз делік. Вольфрам карбидінің өзегі тек үштен бір бөлігін болат шыбық сияқты, оның ең жақсы қаттылығын бейнелейтін болады.

Сандар артындағы материалтану

Жас модульді есептеу

Жас модуль (e) келесідей есептеледі:

E = штамм / стресс

Қайда:

- Күйзеліс = бірлік аймағына күш (н / м ²)

- Штамма = Пропорционалды деформация (өлшемсіз)

Жас модульді дегеніміз - материалдың созылуы немесе жүктемені аз мөлшерде қысады.

Нақты әлемдік қосымшалардағы қаттылық

- Өте өңдеу: вольфрам Карбид құралдары жоғары дәлдікпен кесілген және минималды құралдарды дефекциялауға байланысты ұзаққа созылады.

- Аэроғарыш: қатаңдық өнімділік пен қауіпсіздік үшін өте қажет компоненттерде қолданылады.

- Медициналық мақсаттағы бұйымдар: дәлдік құралдары материалдың тұрақтылығынан және деформацияға қарсы тұрудан пайда көреді.

Қысқаша кестесі: вольфрам карбидінің негізгі қасиеттері

/	ауқымы	маңыздылығы
Жас модуль	530-700 GPA	Өте жоғары қаттылық
Үлкен модуль	379-381 GPA	Біркелкі сығымдауға жоғары төзімділік
Ығысу модулі	274 GPA	Жылтыр күштеріне жоғары қарсылық
Тығыздық	~ 15,6 г / см⊃3;	Болаттан екі есе көп
Қаттылық (Mohs)	9-9.5	Тек алмас үшін

Қорытынды

Вольфрам Карбиде ең қатал инженерлік материалдардың бірі, жас модулдері 530-700 GPA, шамамен үш есе, болаттан үш есе, тек үш есе, тек қана алмұрнға ортақ материалдардан тұрады. Бұл ерекше қаттылық, қаттылық, сығымдау күші және жылу тұрақтылығымен біріктірілген, вольфрам карбидті талап ететін өнеркәсіптік ортада сапалы құралдар мен компоненттер үшін таңдау материалын жасайды. Өндіріс және нанотехнологиялардың жетістіктері оның қолданылуын кеңейтуді жалғастыруда, кері қайталану күш-жігері тұрақтылыққа қатысты мәселелерді шешеді.

ЖҚС: вольфрам карбидінің қаттылығы туралы жиі қойылатын сұрақтар

1. Вольнгтен карбидінің жас модулі қандай?

Вольнгтен карбидінің жас модулі 530-дан 700 GPA-дан, оны болат сияқты қатаң және тек үш есе көп, ол тек қана алмұрн, тек қана гауһарға дейін.

2. Вольгстен Карбидінің қаттылығы болатпен қалай салыстырылады?

Вольфрам карбиді болаттан үш есе қатал. Болаттың жас модулі шамамен 200 GPA-ны құрайды, ал вольфрам карбиді әдетте 530-700 GPA диапазонында болады.

3. Неліктен вольфрам карбиді қатты?

Оның жоғары қаттылығы - вольфрам мен көміртек атомдары мен көміртек атомдары мен тығыз, алтыбұрышты кристалды құрылымның арқасында, ол да жоғары жүктемелермен деформацияға қарсы тұрады.

4. Вольнгстен карбидті жоғары температурада ұстай ма?

Иә, вольфрам карбиді өздігінен және механикалық қасиеттерін жоғары температурада сақтайды, бұл оны жоғары жылдамдықты өңдеу және басқа да талап етілетін қосымшалар үшін өте ыңғайлы етеді.

5. Вольнгтен карбидінің қаттылығынан қандай пайдасы бар?

Өтініштерге кесу және бұрғылау құралдары, тозуға төзімді машина бөлшектері, дәл аспаптар, кез-келген жерде, кез-келген жерде, минималды дефлексия және жоғары тозуға төзімділік өте маңызды.