Apakah komposisi Tungsten Carbide?

Menu Kandungan

● Pengenalan

● Kimia Karbida Tungsten

>> Blok bangunan elemental

>>> Pengagihan berat

>> Hexagonal α-WC

>>> Metrik struktur utama

>> Cubic β-WC

>> Saiz dan prestasi bijirin

● Peranan Pengikat: Karbida Bersatu

>> Mengapa pengikat penting

>>> Perbandingan pengikat

>> Struktur yang dinilai

● Proses pembuatan

>> Langkah 1: Pengeluaran Serbuk

>> Langkah 2: Pencampuran dan penggilingan

>> Langkah 3: Menekan

>> Langkah 4: Sintering

>> Pasca pemprosesan

● Sifat fizikal dan mekanikal

>> Kekerasan vs ketangguhan trade-off

>> Kestabilan terma

>> Kekonduksian elektrik

● Aplikasi di seluruh industri

>> Alat pemotongan industri

>> Perlombongan dan pembinaan

>> Aeroangkasa

>> Perubatan

>> Barang pengguna

● Trend dan inovasi masa depan

>> Pembuatan Aditif

>> Amalan mampan

>> Karbida berstruktur nano

● Kesimpulan

● Soalan Lazim (Soalan Lazim)

>> 1. Kenapa tungsten carbide lebih keras daripada keluli?

>> 2. Bolehkah karat karbida tungsten?

>> 3. Bagaimana kitar semula karbida tungsten?

>> 4. Apa perbezaan antara WC dan Diamond?

>> 5. Adakah toksik karbida tungsten?

● Petikan:

Pengenalan

Tungsten carbide adalah sebatian binari tungsten (w) dan karbon (c), tetapi utilitas dunia nyata terletak pada bentuk kompositnya: karbida simen. Bahan ini menguasai industri yang memerlukan ketahanan yang melampau, dari aeroangkasa hingga perhiasan. Dengan menganalisis komposisinya, kami mendedahkan mengapa ia mengatasi keluli, seramik, dan juga berlian dalam aplikasi tertentu.

Kimia Karbida Tungsten

Blok bangunan elemental

Formula Tungsten Carbide, WC, mencerminkan nisbah atom 1: 1. Walau bagaimanapun, pengagihan berat badan mencengkam banyak ke arah tungsten kerana jisim atom yang tinggi (183.84 g/mol vs 12.01 g/mol untuk karbon).

Pengagihan berat

- Tungsten (W): 93-94%

- Karbon (c): 6-6.1%

- Unsur jejak: besi

Hexagonal α-WC

Bentuk stabil pada suhu bilik mempunyai kisi heksagon di mana setiap atom tungsten dikelilingi oleh enam atom karbon dalam prisma trigonal.

Metrik struktur utama

- Panjang bon W -C: 220 malam

- Lapisan jarak: 284 petang di antara lapisan tungsten.

Cubic β-WC

Fasa padu metastable terbentuk di atas 2530 ° C tetapi peralihan dengan cepat kembali ke heksagon apabila penyejukan.

Saiz dan prestasi bijirin

- Biji -bijian halus (0.5-1 μm): kekerasan yang lebih tinggi, sesuai untuk alat ketepatan.

- Biji -bijian kasar (5-10 μm): ketangguhan patah yang lebih baik, sesuai untuk alat perlombongan.

Peranan Pengikat: Karbida Bersatu

Mengapa pengikat penting

WC tulen rapuh. Menambah 5-25% logam pengikat (contohnya, kobalt, nikel) mencipta matriks mulur yang memegang bijirin WC bersama -sama, membolehkan pemesinan dan rintangan kesan.

Perbandingan Binder

Binder	Kelebihan	Batasan
Co	Kebolehpercayaan yang tinggi, kos efektif	Rintangan kakisan yang lemah
Ni	Tahan kakisan	Kekuatan yang lebih rendah daripada CO
Ni-cr	Rintangan pengoksidaan yang dipertingkatkan	Kos yang lebih tinggi

Struktur yang dinilai

Karbida Bersatu Lanjutan Gunakan reka bentuk yang dinilai secara fungsional:

- Lapisan Permukaan: High WC (94%) untuk rintangan haus.

- Teras: Pengikat yang lebih tinggi (15-20%) untuk penyerapan kejutan.

Proses pembuatan

Langkah 1: Pengeluaran Serbuk

- Bahan mentah: tungsten oksida (WO₃) atau ammonium paratungstate (APT).

- Pengurangan: Hidrogen mengurangkan WO₃ ke serbuk tungsten pada 700-1000 ° C.

- Karburisasi: Karbon hitam bertindak balas dengan tungsten pada 1400-1600 ° C.

Langkah 2: Pencampuran dan penggilingan

Serbuk WC adalah bola-digokkan dengan logam pengikat dan bahan tambahan organik (parafin, PEG) untuk memastikan homogeniti.

Langkah 3: Menekan

- Tekan Uniaxial: Untuk bentuk mudah (contohnya, sisipan).

- Tekan isostatik sejuk (CIP): Untuk geometri kompleks.

Langkah 4: Sintering

- Sintering vakum: Menghalang pengoksidaan pada 1400-1600 ° C.

- Tekan Isostatik Panas (HIP): Meningkatkan ketumpatan dan menghapuskan keliangan.

Pasca pemprosesan

- Pengisaran: Roda Diamond mencapai ketepatan peringkat mikron.

- Lapisan: Pemendapan wap fizikal (PVD) menambah lapisan timah atau al'o ₃ untuk prestasi yang dipertingkatkan.

Sifat fizikal dan mekanikal

Kekerasan vs ketangguhan trade-off

- Kekerasan: berkisar dari 1300 HV (pengikat tinggi) hingga 2600 HV (pengikat rendah).

- Kekuatan patah: 8-15 MPa · m⊃1;/⊃2;, bergantung kepada kandungan pengikat.

Kestabilan terma

- Rintangan pengoksidaan: stabil sehingga 500 ° C di udara; merendahkan ke atas 600 ° C.

- Kekonduksian terma: 110 w/m · k (lebih tinggi daripada keluli), membolehkan pelesapan haba dalam alat pemotong.

Kekonduksian elektrik

WC adalah konduktif elektrik (resistiviti ~ 0.2 μΩ · m), yang membolehkan pemesinan elektro-pelepasan (EDM).

Aplikasi di seluruh industri

Alat pemotongan industri

- Sisipan: Gred WC-CO bersalut menguasai perubahan, penggilingan, dan penggerudian.

- Pekeliling Pekeliling: Komposit dan logam yang dipotong gigi WC.

Perlombongan dan pembinaan

- Bit bit: WC berbutir kasar menahan lelasan batu.

- Mesin membosankan terowong: Gigi WC pada kepala pemotong.

Aeroangkasa

- Bilah turbin: Lapisan WC melindungi terhadap hakisan.

- muncung roket: Kestabilan suhu tinggi.

Perubatan

- Alat Pembedahan: Lapisan WC-CR₃CC mengurangkan lekatan bakteria.

- Pergigian Pergigian: Pengisaran ketepatan enamel.

Barang pengguna

-Perhiasan: Hypoallergenic WC Rings (Ni-Binder-Free).

- Peralatan Sukan: Kelab Golf memasukkan ketahanan.

Trend dan inovasi masa depan

Pembuatan Aditif

- Binder Jetting: Bahagian WC yang dicetak 3D dengan geometri kompleks.

-Fusion Bed Powder Laser: Komponen WC-NI berkepadatan tinggi untuk aeroangkasa.

Amalan mampan

- Kitar semula: Memulihkan kobalt dan tungsten dari karbida sekerap.

- Pengikat alternatif: aloi besi-nikel untuk mengurangkan ketergantungan kobalt.

Karbida berstruktur nano

- Nano-WC (50-100 nm): 20% kekerasan lebih tinggi daripada gred konvensional.

- Graphene bertetulang WC: ketahanan patah yang dipertingkatkan.

Kesimpulan

Komposisi Tungsten Carbide -94% tungsten dan 6% karbon -menyimpan kerumitannya. Melalui pengaliran strategik dengan pengikat seperti kobalt, ia mencapai keseimbangan kekerasan dan ketangguhan yang tidak dapat ditandingi oleh kebanyakan bahan. Inovasi dalam pembuatan tambahan dan janji nano-kejuruteraan untuk memperluaskan aplikasinya, mengukuhkan peranannya sebagai industri moden.

Soalan Lazim (Soalan Lazim)

1. Kenapa tungsten carbide lebih keras daripada keluli?

Bon WC Covalent W -C lebih kuat daripada ikatan logam dalam keluli. Kisi heksagonnya juga menentang pergerakan kehelan.

2. Bolehkah karat karbida tungsten?

WC tulen adalah tahan kakisan, tetapi gred terikat kobalt boleh mengoksida dalam persekitaran berasid. Pengikat nikel meningkatkan rintangan kakisan.

3. Bagaimana kitar semula karbida tungsten?

Karbida sekerap dihancurkan, teroksida ke Wo₃, dan dikurangkan kembali ke tungsten. Cobalt pulih melalui hidrometallurgy.

4. Apa perbezaan antara WC dan Diamond?

Diamond (10 Mohs) lebih sukar daripada WC (9-9.5 Mohs), tetapi WC mengatasi berlian dalam aplikasi suhu tinggi (> 600 ° C).

5. Adakah toksik karbida tungsten?

Debu WC berbahaya jika dihirup, tetapi bahagian -bahagian sintered secara biologi tidak aktif. Gred terikat nikel mengelakkan kebimbangan ketoksikan yang berkaitan dengan kobalt.

Petikan:

[1] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide

[2] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/

[3] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide

[4] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/

[5] https://www.totalmateria.com/en-us/articles/tungsten-carbide-metals-1/

[6] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035

[7] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-comprehensive-guide/

[8] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html

[9] https://collegedunia.com/exams/tungsten-carbide-synthesis-properties-and-toxicity-chemistry-articleid-5537

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[11] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html

[12] https://www.chemicalbook.com/article/crystal-structure-and-uses-of-tungsten-carbide.htm

[13] https://en.wikipedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg

[14] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf

[15] https://www.retopz.com/57-frequly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/

[16] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862

[17] https://www.star-su.com/wp-content/uploads/hb-carbide-grade-chart-and-data-sheets.pdf

[18] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/

[19] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-tungsten-carbide/

[20] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/

[21] https://www.hitechseals.com/includes/pdf/tungsten_carbide.pdf

[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide

[23] https://www.harcourt.co/overview_documents/tungsten%20carbide%20data%20sheet.pdf

[24] https://www.woksal.com/dokumenta/woksal-hard-metal.pdf

[25] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide

[26] https://www.refractorymetal.org/physical-chemical-properties-of-tungsten.html

[27] https://next-gen.materialsproject.org/materials/mp-1894

[28] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide

[29] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/

[30] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-_w2c

[31] https://rrcarbide.com/understanding-tungsten-carbide-composition-uses-and-expertisise/

[32] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedataSheet.pdf

[33] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/grade-chart

[34] http://www.machiningtech.com/tungsten-carbide-grade-chart.html

[35] https://www.hyperionmt.com/en/products/carbide-rolls/grade-data/

[36] https://www.istockphoto.com/photo/crystaline-structure-of-tungsten-carbide-gm166044155-17867637

[37] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf

[38] https://commons.wikimedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg

[39] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0263436823002019

[40] https://cen.acs.org/materials/chemistry-pictures-tungsten-carbide-slice/103/web/2025/02

[41] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s026343681830533x

[42] https://www.atomic-scale-physics.de/lattice/struk/bh.html

[43] https://www.tungco.com/insights/blog/frequly-asked-questions-used-tungsten-carbide-inserts/

[44] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news-common-questions-about-tungsten

[45] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[46] https://tuncomfg.com/about/faq/

[47] https://www.zzbetter.com/new/understanding-the-composition-and-properties-of-tungsten-carbide-and-tananium-carbide.html

[48] ​​http://www.carbidetechnologies.com/faqs/

[49] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298

[50] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/

[51] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide

[52] https://www.linkedin.com/pulse/questions-composite-materials-tungsten-carbide shijin-lei

[53] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html

[54] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/