Бор Нитрид немесе вольфрам карбиді қандай?

Мазмұн мәзірі

● Бор нитридін түсіну

>> Бор нитридінің формалары

>> Cubic Bor Nitride қаттылық және қасиеттері

>> Жылу және электрлік қасиеттер

● Вольфрам карбидін түсіну

>> Қаттылық және механикалық қасиеттері

>> Жылу және химиялық тұрақтылық

● Толық кристалды құрылымдар және байланыс

● Кеңейтілген өндірістік және технологиялық қосымшалар

● Экологиялық және экономикалық пікірлер

● Болашақ зерттеулер мен әзірлемелер

● Механикалық қасиеттер және әр түрлі жағдайда жұмыс

● Негізгі айырмашылықтардың қысқаша мазмұны

● Қорытынды

● Жиі қойылатын сұрақтар (FAQ)

>> 1. Қаттылық жағынан бор нитриді мен вольфрам карбидінің басты айырмашылығы неде?

>> 2. Вольнгтен карбид кез-келген жағдайда бор нитридіне қарағанда қиын бола ала ма?

>> 3. Неліктен Cubic Bor Nitride қатаң болаттарды кесуге арналған вольфрам карбидінен артық?

>> 4

>> 5. кубикалық борий нитридінен басқа бор нитридінің басқа түрлері бар ма?

Кесу құралдары, абразивті және тозуға төзімді бөлшектер, тозуға төзімді бөлшектер, сондай-ақ Вольфрам карбиді үлкен үміткерлердің қатарына кіреді. Алайда, олар олардың кристалды құрылымдарында, қаттылыққа, жылу тұрақтылығында және типтік мақсаттарда айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл мақалада бор нитридінің (әсіресе текше борий нитридінің) қаттылығы мен басқа да тиісті қасиеттерін, керукен карбидін, керісінше, қайсысы қиын, бор нитрид немесе вольфрам карбиді бар ма?

Бор нитридін түсіну

Борон Нитрид (BN) - бұл бор және азот атомдарынан жасалған қосылыс, олар бірнеше кристалды формаларда бар, олар әр түрлі қасиеттерді көрсетеді.

Бор нитридінің формалары

- алтыбұрышты борий Нитрид (H-BN): құрылымдағы графитке ұқсас, олар жұмсақ және майлы, қабаттардың ішіндегі жұмсақ және майланған, бірақ қабаттар арасындағы әлсіз байланыстар.

- кубикалық борий Нитрид (C-BN): алмаз тәрізді текшедегі кристалды құрылымы бар, оны өте қатты және термиялық тұрақты етеді.

- Вурцит Борий Нитрид (W-BN): LonsDaleite (алтыбұрышты алмаз), қаттылығы гауһардан асып кеткен.

Cubic Bor Nitride қаттылық және қасиеттері

Текше борий Нитрид - бұл гауһардан кейін белгілі бір ең ауыр материал, өйткені бұл гауһардан кейін, оның қаттылығы шамамен 9,5-тен 10-ға дейін. Оның кермекті қаттылығы 4800 гв-ға дейін жетеді, бұл вольфрам карбидінен (шамамен 2400 вв) қарағанда айтарлықтай жоғары. CBN сонымен қатар химиялық тұрғыдан тұрақты және оның қаттылығын жоғары температурада сақтайды, оны қатайтылған болаттар мен абразивті ортаға кесуге өте ыңғайлы.

CBN-дің қаттылығы оның күшті ковалентті байланысынан, алмазға ұқсас, бірақ қара материалдарды өңдеу кезінде жылу және химиялық тұрақтылығы жақсы. Нанометр-өлшемді дәндері бар поликристалды C-BN гауһармен салыстырғанда немесе одан асатын қаттылықты көрсете алады.

Жылу және электрлік қасиеттер

Борон Нитрид, әсіресе С-Б., электр оқшаулағыштар арасында керемет термиялық өткізгіштікке ие және өте жоғары температураға төтеп бере алады (2350 ° C-қа дейін механикалық). Сондай-ақ, ол кернеудің астындағы ультракүлгін сәулені шығаратын кең диапазонда өткізгіш қасиеттерін көрсетеді, бұл жарықдиодтар мен лазерлер сияқты қаттылыққа ие.

Вольфрам карбидін түсіну

Вольфрам карбид (ДК) - бұл вольфрам мен көміртек атомдарының құрамы, алтыбұрышты кристалды тордағы көміртек атомдары. Ол өндірістік техникада, кескіш құралдармен, тау-кен өндірісі және қаттылық пен қаттылыққа байланысты кеңінен қолданылады.

Қаттылық және механикалық қасиеттері

Вольфрам карбидінің қаттылығы 9-дан 9,5-ке дейін, ал 3-ке дейін, ал викчердің 2400 гВ. Бұл өте қатал, жас модулі 530-дан 700 Гпа аралығында, шамамен үш есе болаттан жасалған. Оның тығыздығы жоғары (~ 15 г / с / с / с / с)), оның берік болуына ықпал етеді.

WC қатал және кобальт байланыстырғыштарымен, қаттылық пен қаттылықты теңестіретін қаттылықты жақсарту үшін қытырлақ болуы мүмкін. Бұл болаттар мен керамикаға қарағанда қиын, бірақ әлі де кубикалық бор нитридінен гөрі жұмсақ.

Жылу және химиялық тұрақтылық

WC жоғары балқу температурасы бар (~ 2780 ° C) және жақсы термиялық өткізгіштік (~ 110 Вт / м / м.). Алайда, ол 500-600 ° C-тан басталады және өте жоғары температурада ыдырайды. Ол көптеген қышқылдарға қарсы химиялық тұрғыдан тұрақты, бірақ оларды гидроторлы қышқыл және азот қышқылы сияқты қоспалармен ұстауға болады.

Толық кристалды құрылымдар және байланыс

Текше борий нитридінің (C-BN) және вольфрам карбидінің (WC) ерекше қаттылығы олардың бірегей кристалды құрылымдарына және осы құрылымдардағы атомдық байланыстың сипатына жатқызылуы мүмкін.

- кубикалық бор нитриді: Мырыш-қосалқы құрылымды гауһарға ұқсас, әр бороео атомы төрт азот атомдарына және керісінше үйлестіріледі. Бұл күшті ковалентті байланыс желісі деформацияға қарсы тұратын қатты торға әкеледі. C-BN-дегі күшті бағыттар оның жоғары қаттылығы мен жылу тұрақтылығына ықпал етеді.

- вольфрам карбиді: вольфрам мен көміртек атомдары тығыз оралған алтыбұрышты жабысқақ құрылымда кристалданады. WC-дегі байланыстыру дегеніміз - ковалентті, металл және иондық сипаттың қоспасы, ол қаттылық пен қаттылық арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Металл байланыстырушы компонент, бұл C-BN сияқты ковалентті материалдармен салыстырғанда қаттылықты арттыратын бірнеше пластикалық деформацияға мүмкіндік береді.

Кеңейтілген өндірістік және технологиялық қосымшалар

Құралдар мен абразивті заттарды кесіп тастағаннан тыс, бор нитриді де, вольфрам карбиді түрлі жетілдірілген технологиялық өрістерді пайдаланады.

- кубикалық бор Нитридi: Аэроғарыштық компоненттерге арналған жоғары өнімді жабындарда, оның тотығуға және жылу тозуға төзімділігіне байланысты. Ол сонымен қатар электронды құрылғыларда жоғары қуатты, жоғары жиілікті жартылай өткізгіштерге арналған субстрат материалы ретінде жұмыс істейді, өйткені оның керемет жылу өткізгіштік және электр оқшаулау қасиеттері. Сонымен қатар, C-BN дәл ұнтақтау дөңгелектерінде қолданылады және қатты қаттылық қажет болған жағдайда.

- вольфрам карбиді: тау-кен құралдары, бұрғылау биттері және тозуға төзімді жабындарда кеңінен қолданылады. Оның қаттылығы оны әсер ету мен абразияға қатысты қосымшаларға жарамды етеді. Сонымен қатар, WC зергерлік бұйымдарда сақиналар мен сағаттарға төзімді және сызатқа төзімді материал ретінде қолданылады. Сондай-ақ, ол металл түзілуде және экструзияда болады, оның тозғанына қарсы тұру құралының өмірі ұзартылады.

Экологиялық және экономикалық пікірлер

Екі материалдың өндірісі энергияны көп қажет ететін процестерді қамтиды.

- Cubic Bor Nitride: Синтез, әдетте, едәуір энергияны тұтынатын және арнайы энергияны қажет ететін жоғары қысымды, жоғары температуралы (HPHT) әдістерін қажет етеді. Өндірістің күрделілігі оның қымбаттығына және шектеулі қол жетімділігіне ықпал етеді.

- вольфрам карбиді: Өнім энергияны аз қарқынды, бірақ әлі күнге дейін шарттарды мұқият бақылауды қажет ететін вольфрам мен көміртекті ұнтақтарды қамтиды. WC қол жетімді және кеңінен қол жетімді, оны көптеген өнеркәсіптік қосымшалар үшін таңдау материалын жасайды.

Қоршаған орта тұрғысынан, тау-кен өндірісі және қайта өңдеу вольфрамдары мен бор ресурстары экологиялық әсерге ие. Вольфрам карбид құралдарын қайта өңдеу қалдықтар мен ресурстарды тұтынуды азайту үшін жиі кездеседі. C-BN үшін жасыл синтездеу әдістеріне зерттеу оның экологиялық ізін азайту үшін жалғасуда.

Болашақ зерттеулер мен әзірлемелер

Зерттеулер супергарланд материалдарының синтез әдістері мен қасиеттерін жақсартуды жалғастыруда.

- Бор боры: күш-жігердің қаттылығының әлеуетін толық пайдалану үшін текше және вурттзит формаларын өндіруге бағытталған күштер. C-BN-ді қамтитын наноқұрылымды және композициялық материалдар қаттылықты сақтау кезінде қатаңдықты арттыруға бағытталған. Жіңішке қабаттар мен жабындар мен жабындар шығаратын химиялық будың тұндыру және жабындар сияқты жаңа синтез әдістері зерттеледі.

- вольфрам карбиді: Зерттеулер легирлеу және озық жабындар арқылы тотығуға төзімділігі мен жылу тұрақтылығын арттыруға бағытталған. Нақты қосымшалар үшін өнімділікті оңтайландыру үшін WC-ді басқа керамикамен немесе металдармен біріктіретін гибридті материалдар жасалады. Сиқырлы материалдардағы инновациялар, мысалы, кобальтты аз уытты баламалармен алмастыру сияқты.

Механикалық қасиеттер және әр түрлі жағдайда жұмыс

C-BN және WC қойылымы әр түрлі механикалық және экологиялық жағдайларға байланысты өзгереді.

- Текше бор Нитрид: оның қаттылығын жоғарырақ температурада ұстайды, оны жылу өндірісі маңызды жерде өткізуге өте ыңғайлы. Оның химиялық инерстері қара металдарды кесу кезінде ұзақ құрсауына мүмкіндік беретін агрессивті ортада тозудың алдын алады.

- вольфрам карбид: өте қиын болған кезде, температураны 500-600 ° C-тан жоғары температурада тотықтырады және тотықтырады, оны жоғары температуралы қосымшаларда қолдануды шектейді. Алайда, оның жоғары қаттылығы оған әсерді сіңіруге және сынуға қарсы тұруға мүмкіндік береді және сынуға қарсы, с-бннен гөрі, сынғыш болады. Бұл қаттылық WC-ді механикалық шок кең тараған қосымшаларда қолайлы етеді.

Негізгі айырмашылықтардың қысқаша мазмұны

Қорытынды

Борий Нитрид пен Вольфрам Карбиде, Карбиде, Карбиде арасындағы қаттылық кезінде, Mube боры нитриді қатты материал ретінде, 9,5-тен 10-ға дейінгі қаттылықпен және викчерлердің кермекті карбидімен екі есе артта қалдырады. Оның жоғары жылу тұрақтылығы мен химиялық тұрақтылық оны қатайтылған болаттарды кесу үшін қажет етпейді, онда вольфрам Карбиде құралдары сәтсіздікке ұшырайды.

Алайда вольфрам карбид, алайда, өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын, қатаң және үнемді материал болып қала береді. Оның қаттылығы әсерлі, бірақ текше борий нитридінен асып кетпейді. Сондықтан, қолданыстағы қаттылықты және жылу тұрақтылығын талап ететін өтініштер үшін, текше борий нитридi, кері емес таңдау, ал вольфрам карбиді қатаңдық пен шығын тиімділігі басымдыққа ие.

Жиі қойылатын сұрақтар (FAQ)

1. Қаттылық жағынан бор нитриді мен вольфрам карбидінің басты айырмашылығы неде?

Cubic Bor Nitride вольфрам карбидіне қарағанда едәуір қиын, өйткені вольфрам карбидінің 9-9,5 есебімен салыстырғанда 9,5-10-дың қаттылығы. Оның викчерлердің қаттылығы да әлдеқайда жоғары, оны талап етілетін қосымшаларға төзімді етіп жасауға болады.

2. Вольнгтен карбид кез-келген жағдайда бор нитридіне қарағанда қиын бола ала ма?

Жоқ, вольфрам карбидінің ішкі қаттылығы текше борий нитридінен төмен. Алайда, вольфрам карбиді қаттылықты жақсы ұсынады және қолдануға байланысты тиімді болуы мүмкін.

3. Неліктен Cubic Bor Nitride қатаң болаттарды кесуге арналған вольфрам карбидінен артық?

Cubic Bor Nitridide өзінің қаттылығы мен химиялық тұрақтылығын сақтайды, бұл жоғары температурада, қара материалдарды өңдеу кезінде, олар вольфрам карбид құралдарын тезірек нашарлатады.

4

Ия, вольфрам карбиді, әдетте, қымбат және өндіруді жеңілдетеді, бұл оны көптеген өнеркәсіптік құралдармен жиі айналдырады, онда экстремалды қаттылық негізгі талап емес.

5. кубикалық борий нитридінен басқа бор нитридінің басқа түрлері бар ма?

Иә, алтыбұрышты борий Нитрид (H-BN) - бұл майлаушы немесе вритзит боры нитриді (W-BN) - бұл борондардан гөрі, тіпті борондардан гөрі қиын болуы мүмкін, бірақ таза формада синтездеу қиын.