Menu Kandungan
● Pengenalan
● Apa itu Tungsten Carbide?
>> Sifat utama karbida tungsten
● Apa itu Boron Carbide?
>> Sifat utama karbida boron
● Kekerasan Perbandingan: Tungsten Carbide vs Boron Carbide
>> Skala kekerasan
>> Perbandingan langsung
● Sifat mekanikal dan fizikal
>> Ketumpatan
>> Kekuatan
>> Sifat terma
● Kes aplikasi dan penggunaan
>> Tungsten Carbide
>> Boron Carbide
● Pertimbangan pembuatan dan kos
>> Pengeluaran
>> Kos
>> Kebolehkerjaan dan pemprosesan
● Batasan dan cabaran
>> Tungsten Carbide
>> Boron Carbide
● Pertimbangan Alam Sekitar dan Keselamatan
>> Tungsten Carbide
>> Boron Carbide
● Trend masa depan dalam bahan superhard
● Perbandingan visual
>> Jadual: Perbezaan utama sepintas lalu
● Soalan Lazim: Soalan Teratas 5 Teratas
>> 1. Apakah kelebihan utama boron karbida di atas karbida tungsten?
>> 2. Mengapa Tungsten Carbide lebih disukai untuk alat pemotong?
>> 3. Adakah boron karbida lebih rapuh daripada karbida tungsten?
>> 4. Bolehkah bahan digunakan untuk perhiasan?
>> 5. Bahan mana yang lebih mahal, dan mengapa?
● Petikan:
Ketika datang ke bahan berprestasi tinggi yang digunakan dalam alat pemotong, perisai, dan aplikasi perindustrian, Tungsten Carbide dan Boron Carbide adalah dua nama yang paling terkenal. Kedua -duanya dirayakan kerana kekerasan mereka yang melampau, tetapi mana yang benar -benar lebih sukar? Artikel komprehensif ini meneroka sains, sifat, aplikasi, dan perbezaan utama antara kedua-dua bahan super ini, membantu anda memahami yang lebih sukar dan mengapa perkara itu penting.
Pengenalan
Dalam kejuruteraan bahan, kekerasan adalah harta kritikal yang menentukan seberapa baik bahan yang menentang ubah bentuk, menggaru, memotong, atau lelasan. Tungsten Carbide dan Boron Carbide adalah seramik bukan oksida yang mendorong sempadan apa yang mungkin dari segi kekerasan dan ketahanan. Tetapi yang mana yang menonjol sebagai bahan yang lebih sukar, dan bagaimanakah ini mempengaruhi aplikasi dunia sebenar mereka?
Memahami perbezaan antara bahan -bahan ini adalah penting untuk industri dari pembuatan ke pertahanan. Artikel ini bukan sahaja akan membandingkan kekerasan mereka tetapi juga menyelidiki sifat, kegunaan, batasan, dan masa depan bahan -bahan super.
Apa itu Tungsten Carbide?
Tungsten Carbide (WC) adalah sebatian yang terdiri daripada bahagian yang sama tungsten dan atom karbon. Ia biasanya dihasilkan melalui metalurgi serbuk dan terkenal dengan kekerasannya yang luar biasa, ketumpatan tinggi, dan rintangan haus yang sangat baik. Tungsten Carbide digunakan secara meluas dalam:
- Alat pemotongan (bit gerudi, melihat bilah)
- Abrasives
- Bahagian jentera perindustrian
- Amunisi Piercing Armor
- Perhiasan
Ciri -ciri utama
| harta karbida tungsten |
nilai/julat |
| Formula kimia |
WC |
| Ketumpatan |
~ 15 g/cm³ |
| Kekerasan mohs |
9.0 - 9.5 |
| Kekerasan Vickers |
~ 2400 - 2600 HV |
| Kekerasan knoop |
~ 1670 |
| Modulus elastik |
530 - 700 GPA |
| Kekuatan mampatan |
~ 4780 MPa |
| Kekuatan patah |
~ 12 MPa · m 1/2 |
| Titik lebur |
2,870 ° C. |
Apa itu Boron Carbide?
Boron Carbide (B₄c), sering dipanggil 'Black Diamond, ' adalah bahan seramik yang terdiri daripada boron dan karbon. Ia adalah bahan paling sukar ketiga yang diketahui, selepas berlian dan boron nitrida. Boron Carbide terkenal dengan:
- kekerasan yang sangat tinggi
- Ketumpatan rendah
- Penyerapan Neutron Tinggi (Perisai Nuklear)
- Kestabilan kimia
Aplikasi biasa termasuk:
- Perisai badan ringan
- serbuk kasar dan muncung letupan
- Pelindung reaktor nuklear
- Komponen tahan memakai
Ciri -ciri Utama
| Harta Karbida Boron |
Nilai/Julat |
| Formula kimia |
B₄c |
| Ketumpatan |
2.1 - 2.7 g/cm³ |
| Kekerasan mohs |
9.5 - 9.75 |
| Kekerasan Vickers |
~ 30 - 38 GPa (3000-3800 HV) |
| Kekerasan knoop |
2600 - 3200 |
| Modulus elastik |
240 - 460 GPA |
| Kekuatan mampatan |
1710 - 2200 MPa |
| Kekuatan patah |
2.5 - 3.5 MPa · m 1/2 |
| Titik lebur |
~ 2,450 ° C. |
Kekerasan Perbandingan: Tungsten Carbide vs Boron Carbide
Skala kekerasan
- Kekerasan Mohs: mengukur rintangan calar (skala 1-10).
- Kekerasan Vickers/Knoop: mengukur kekerasan lekukan (nombor yang lebih tinggi = lebih keras).
Perbandingan Langsung
| Harta |
Tungsten Carbide |
Boron Carbide |
| Kekerasan mohs |
9.0 - 9.5 |
9.5 - 9.75 |
| Kekerasan Vickers |
~ 2400 - 2600 HV |
~ 30 - 38 GPA |
| Kekerasan knoop |
~ 1670 |
2600 - 3200 |
Boron Carbide lebih sukar daripada karbida tungsten pada setiap skala kekerasan utama. Ini bermakna boron carbide menentang menggaru dan lekukan lebih baik, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi di mana kekerasan maksimum diperlukan.
Sifat mekanikal dan fizikal
Ketumpatan
- Tungsten karbida lebih padat (~ 15 g/cm³) daripada boron karbida (2.1-2.7 g/cm³).
- Ini menjadikan tungsten carbide sesuai untuk aplikasi di mana jisim dan daya impak diperlukan, manakala boron karbida lebih disukai untuk perisai ringan.
Kekuatan
| Kekuatan |
Tungsten Carbide |
Boron Carbide |
| Kekuatan mampatan |
4780 MPa |
1710-2200 MPa |
| Kekuatan lentur |
1830 MPa |
170-410 MPa |
| Kekuatan patah |
12 MPa · M 1/2 |
2.5-3.5 MPa · m 1/2 |
- Tungsten Carbide adalah lebih sukar dan kurang rapuh, dengan kekuatan mampatan dan lentur yang lebih tinggi.
- Boron Carbide jauh lebih rapuh, yang boleh menjadi kelemahan dalam situasi berimpak tinggi.
Hartanah Thermal
| Property |
Tungsten Carbide |
Boron Carbide |
| Titik lebur (° C) |
2,870 |
~ 2,450 |
| Kekonduksian terma |
85 w/m · k |
31-90 w/m · k |
| Pengembangan haba |
5.4 μm/m · k |
4.5-5.6 μm/m · k |
Kedua-dua bahan ini sangat refraktori dan stabil pada suhu tinggi, tetapi karbida tungsten sedikit lebih tahan panas.
Kes aplikasi dan penggunaan
Tungsten Carbide
- Alat pemotongan: bit gerudi, kilang akhir, bilah, alat perlombongan
- Pakai bahagian: tempat duduk injap, muncung, mati, pukulan
- Perhiasan: cincin, gelang, jam tangan
- Amunisi: Pusingan Piercing Armor
Boron Carbide
- Perisai badan: rompi peluru ringan, perisai kenderaan
- Abrasives: Serbuk Lapping dan menggilap
- Industri Nuklear: Penyerap Neutron dalam Rod Kawalan
- muncung: pemotongan jet sandblasting dan air
Pertimbangan pembuatan dan kos
Pengeluaran
- Tungsten Carbide: Dihasilkan melalui metalurgi serbuk, menggabungkan serbuk tungsten dan karbon, kemudian sintering dengan pengikat (sering kobalt).
- Karbida boron: Dihasilkan oleh pengurangan karboter boron oksida dengan karbon pada suhu tinggi.
Kos
- Tungsten Carbide pada umumnya lebih murah dan tersedia secara meluas kerana penggunaan perindustriannya yang luas.
- Boron Carbide lebih mahal, mencerminkan aplikasi khususnya dan pengeluaran yang lebih kompleks.
Kebolehkerjaan dan pemprosesan
- Tungsten Carbide boleh menjadi tanah dan dibentuk dengan alat berlian, tetapi ketangguhannya membolehkan bentuk yang lebih kompleks dan komponen yang lebih besar.
- Boron Carbide sangat sukar untuk mesin dan biasanya terbentuk menjadi bentuk mudah melalui menekan panas atau sintering.
Batasan dan cabaran
Tungsten Carbide
- terdedah kepada kakisan dalam persekitaran tertentu, terutamanya dengan kehadiran asid.
- Berat berat boleh menjadi kelemahan dalam aplikasi di mana jisim adalah kebimbangan.
- Kos boleh menjadi penting untuk aplikasi berskala besar.
Boron Carbide
- Keberanian yang tinggi menjadikannya terdedah kepada kegagalan bencana di bawah kesan yang tajam.
- Sukar untuk mesin kerana kekerasan yang melampau.
- mahal untuk menghasilkan, terutamanya dalam bentuk besar atau kompleks.
Pertimbangan Alam Sekitar dan Keselamatan
Tungsten Carbide
- Perlombongan dan pemprosesan tungsten boleh mempunyai kesan alam sekitar, termasuk kemusnahan habitat dan larian kimia.
- Pengikat kobalt yang digunakan dalam karbida tungsten boleh menimbulkan risiko kesihatan jika dihirup sebagai habuk semasa pembuatan atau pengisaran.
- Kitar semula: Tungsten Carbide sangat boleh dikitar semula, dan program kitar semula adalah perkara biasa dalam industri alat.
Boron Carbide
- Pengeluaran memerlukan suhu tinggi dan input tenaga, yang menyumbang kepada pelepasan karbon.
- Penyedutan habuk semasa pemprosesan atau lelasan boleh berbahaya, yang memerlukan langkah keselamatan yang betul.
- Pelupusan: Karbida boron adalah stabil dan tidak toksik kimia, tetapi jejak pengeluarannya adalah penting.
Trend masa depan dalam bahan superhard
Pencarian untuk bahan -bahan yang lebih sukar, sukar, dan lebih serba boleh berterusan. Kedua -dua tungsten karbida dan karbida boron sedang diperbaiki melalui:
- Nanostructuring: Mencipta bahan dengan bijirin skala nano meningkatkan kekerasan dan ketangguhan.
- Komposit: Menggabungkan boron karbida atau karbida tungsten dengan logam atau polimer untuk meningkatkan ketangguhan dan mengurangkan kelembutan.
- Salutan: Memohon lapisan nipis bahan-bahan superhard (seperti karbon seperti berlian) ke alat dan perisai untuk prestasi yang lebih baik.
Perbandingan visual
Jadual: Perbezaan utama sekilas
| ciri |
tungsten |
karbida boron karbida |
| Kekerasan |
Tinggi |
Lebih tinggi |
| Ketumpatan |
Sangat tinggi |
Rendah |
| Ketangguhan |
Tinggi |
Lebih rendah (rapuh) |
| Kos |
Sederhana |
Tinggi |
| Penggunaan utama |
Pemotongan/alat memakai |
Armor, Abrasives |
| Kestabilan terma |
Cemerlang |
Cemerlang |
Karbida Boron lebih sukar daripada karbida tungsten, seperti yang dibuktikan oleh skor unggulnya pada skala kekerasan Mohs, Vickers, dan Knoop. Walau bagaimanapun, tungsten carbide adalah lebih sukar dan lebih padat, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kekerasan dan ketahanan terhadap kesan atau ubah bentuk.
- Pilih boron karbida untuk kekerasan maksimum dan perlindungan ringan (misalnya, perisai badan, abrasive).
- Pilih Tungsten Carbide untuk alat pemotong, bahagian memakai perindustrian, dan aplikasi di mana ketahanan dan ketumpatan adalah kritikal.
Setiap bahan cemerlang dalam peranan yang berbeza, dan pilihan bergantung kepada keperluan khusus aplikasi anda. Sebagai kemajuan teknologi, sempadan antara bahan -bahan ini mungkin kabur, dengan komposit baru dan teknik pemprosesan yang menawarkan prestasi yang lebih besar.
Soalan Lazim: Soalan Teratas 5 Teratas
1. Apakah kelebihan utama boron karbida di atas karbida tungsten?
Boron Carbide jauh lebih sukar dan lebih ringan daripada karbida tungsten, menjadikannya sesuai untuk perisai ringan dan aplikasi memakai tinggi di mana berat badan adalah kebimbangan.
2. Mengapa Tungsten Carbide lebih disukai untuk alat pemotong?
Tungsten Carbide menawarkan gabungan kekerasan, ketahanan, dan ketumpatan yang tinggi, yang membolehkannya menahan daya dan suhu yang melampau yang dihadapi dalam operasi pemotongan dan pemesinan.
3. Adakah boron karbida lebih rapuh daripada karbida tungsten?
Ya, boron karbida lebih rapuh, bermakna ia lebih cenderung untuk patah di bawah kesan atau pemuatan kejutan berbanding dengan karbida tungsten, yang lebih sukar dan dapat menyerap lebih banyak tenaga sebelum pecah.
4. Bolehkah bahan digunakan untuk perhiasan?
Tungsten carbide biasanya digunakan dalam perhiasan kerana kilauan logam yang menarik, rintangan calar, dan sifat hypoallergenic. Boron Carbide tidak biasanya digunakan untuk perhiasan kerana sifat seramik dan kelembutannya.
5. Bahan mana yang lebih mahal, dan mengapa?
Boron Carbide pada umumnya lebih mahal daripada Tungsten Carbide kerana aplikasi khususnya, kos pengeluaran yang lebih tinggi, dan kerumitan proses pembuatannya.
Petikan:
[1] https://www.makeitfrom.com/compare/boron-carbide-b4c/tungsten-carbide-wc
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/boron_carbide
[4] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[5] https://www.retopz.com/57-frequly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[6] https://www.differencebetween.com/what-is-the-difference-between-tungsten-carbide-and-boron-carbide/
[7] https://precision-ceramics.com/materials/boron-carbide/
[8] https://www.difference.wiki/tungsten-carbide-vs-boron-carbide/
[9] https://anamma.com.br/en/tungsten-carbide-vs-boron-carbide/
[10] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/
[11] https://www.samaterials.com/carbides-used-in-hardfacing-applications.html
[12] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0043 16489506886 4
[13] https://sandblastingabrasives.com/surface-prep-media/blog/167/when-to-use-a-bena-carbide-nozzle/
[14] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[15] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
[16] http://www.nicrotec.com/welding-consumables/tungsten-carbide-alloys-nicrotec/products.html?c=1&g=13
[17] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=5809
[18] https://shop.nanografi.com/blog/carbides-from-atomic-structure-to-industrial-applications-nanografi-/
[19] https://insaco.mystagingwebsite.com/material/boron-carbide/
[20] https://www.linkedin.com/pulse/questions-composite-materials-tungsten-carbide shijin-lei
[21] https://www.imim.pl/files/archiwum/vol2_2020/05.pdf
[22] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0043 16489900230 6
[23] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[24] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[25] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[26] https://www.differencebetween.com/what-is-the-difference-between-tungsten-carbide-and-boron-carbide/
[27] https://www.nature.com/articles/ncomms2047
[28] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
