Apakah ketumpatan karbida tungsten?

Menu Kandungan

● Pengenalan Karbida Tungsten

● Memahami Ketumpatan: Asas

>> Mengapa kepadatan penting

● Ketumpatan karbida tungsten: angka utama

>> Karbida Tungsten Pure (WC)

>>> Jadual: Ketumpatan karbida tungsten dan bahan yang berkaitan

>> Gred karbida simen

● Faktor yang mempengaruhi ketumpatan karbida tungsten

>> Proses pembuatan dan kesannya

● Kaedah untuk mengukur ketumpatan

>> Prinsip Archimedes

>> Helium pycnometry

>> Tomografi dikira sinar-X

● Perbandingan: Tungsten Carbide vs Bahan Lain

● Aplikasi di mana kepadatan penting

>> Alat pemotongan

>> Perlombongan dan penggerudian

>> Aeroangkasa dan Pertahanan

>> Pakai bahagian

>> Barang kemas dan barang mewah

● Struktur Mikrostruktur dan Kristal

>> Struktur atom

● Pertimbangan Alam Sekitar dan Ekonomi

>> Ketersediaan sumber

>> Kitar semula dan kemampanan

>> Implikasi kos

● Cabaran dalam bekerja dengan Tungsten Carbide

>> Pemesinan dan pembentukan

>> Bergabung dan Perhimpunan

>> Brittleness

● Kesimpulan

● Soalan Lazim: Soalan Lazim Mengenai Ketumpatan Karbida Tungsten

>> 1. Apakah ketumpatan tepat karbida tungsten tulen?

>> 2. Bagaimanakah ketumpatan karbida tungsten dibandingkan dengan tungsten tulen?

>> 3. Mengapa ketumpatan karbida simen berbeza -beza?

>> 4. Adakah ketumpatan tinggi membuat karbida tungsten lebih baik untuk alat perindustrian?

>> 5. Bagaimanakah ketumpatan karbida tungsten diukur dalam industri?

● Petikan:

Tungsten Carbide berdiri sebagai salah satu bahan yang paling luar biasa dalam kejuruteraan moden, berharga untuk kekerasan yang luar biasa, rintangan memakai, dan ketumpatan yang mengagumkan. Tetapi apa sebenarnya kepadatan Tungsten Carbide , dan mengapa begitu penting dalam aplikasi perindustrian dan saintifik? Artikel komprehensif ini menyelidiki ketumpatan tungsten carbide, meneroka sifat fizikalnya, bagaimana ia membandingkan dengan bahan lain, dan kepentingannya dalam pelbagai industri. Di sepanjang jalan, kami akan menggambarkan konsep utama dengan gambar rajah dan imej untuk meningkatkan pemahaman.

Pengenalan Karbida Tungsten

Tungsten carbide (WC) adalah sebatian kimia yang terdiri daripada bahagian yang sama tungsten dan atom karbon. Ia terkenal dengan kekerasan yang melampau, titik lebur yang tinggi, dan ketahanan yang luar biasa untuk memakai dan kakisan. Atribut -atribut ini menjadikannya sangat diperlukan dalam industri dari kerja logam dan perlombongan ke aeroangkasa dan pertahanan.

Tungsten carbide bukan logam, tetapi sebatian seramik yang sering digabungkan dengan pengikat logam untuk membentuk karbida simen. Gabungan ciri -ciri uniknya timbul dari ikatan kovalen yang kuat antara tungsten dan atom karbon, serta pembungkusan padat atom dalam kisi kristalnya.

Memahami Ketumpatan: Asas

Ketumpatan adalah harta fizikal asas yang ditakrifkan sebagai jumlah jisim per unit, biasanya dinyatakan dalam gram per sentimeter padu (g/cm³) atau kilogram per meter padu (kg/m³). Untuk pepejal seperti karbida tungsten, ketumpatan adalah penunjuk langsung bagaimana atom ketat dibungkus dalam struktur bahan.

Formula:

Ketumpatan = jisim/kelantangan

Ketumpatan yang lebih tinggi bermakna lebih banyak jisim dibungkus ke dalam jumlah tertentu, yang sering diterjemahkan kepada kekuatan dan kestabilan yang lebih besar dalam aplikasi kejuruteraan.

Mengapa kepadatan penting

- Prestasi: Bahan berkepadatan tinggi biasanya menawarkan inersia, kestabilan, dan penentangan terhadap ubah bentuk yang lebih besar.

- Ketahanan: Bahan padat kurang berkemungkinan akan ditembusi atau dipakai, menjadikannya sesuai untuk memotong, menggerudi, dan menggunakan aplikasi tahan.

- Pertimbangan reka bentuk: Ketumpatan mempengaruhi berat komponen, yang penting dalam industri seperti kejuruteraan aeroangkasa dan automotif.

Ketumpatan karbida tungsten: angka utama

Karbida Tungsten Pure (WC)

- Ketumpatan: Nilai yang paling banyak disebut untuk karbida tungsten tulen ialah 15.6 g/cm³.

- Julat: Bergantung pada proses pembuatan dan kehadiran pengikat atau bahan tambahan, ketumpatan boleh berkisar antara 13.4 hingga 15.7 g/cm³.

Jadual: Ketumpatan tungsten karbida dan ketumpatan bahan bahan yang berkaitan

(	g/cm³)
Tungsten	19.3
Tungsten Carbide (WC)	15.6
Keluli	7.8
Titanium	4.5
Emas	19.3
Memimpin	11.4

Seperti yang ditunjukkan, karbida tungsten jauh lebih padat daripada keluli atau titanium, tetapi kurang padat daripada tungsten tulen atau emas.

Gred karbida simen

Tungsten Carbide sering digunakan sebagai bahan komposit, di mana bijirin WC disemen bersama dengan logam pengikat (biasanya kobalt atau nikel):

- Gred Tungsten-Cobalt (YG): Ketumpatan berkurangan apabila kandungan kobalt meningkat. Contohnya:

- YG6: 14.5-14.9 g/cm³

- YG15: 13.9-14.2 g/cm³

- YG20: 13.4-13.7 g/cm³

-Gred Titanium-Titanium-Cobalt (YT): Ketumpatan berkurangan dengan lebih banyak karbida titanium.

- YT5: 12.5-13.2 g/cm³

- YT14: 11.2-12.0 g/cm³

- YT15: 11.0-11.7 g/cm³

-Titanium-tantalum/niobium (YW) gred:

- YW1: 12.6-13.5 g/cm³

- YW2: 12.4-13.5 g/cm³

- YW3: 12.4-13.3 g/cm³

Kehadiran pengikat dan karbida lain mengurangkan ketumpatan keseluruhan berbanding dengan WC tulen.

Faktor yang mempengaruhi ketumpatan karbida tungsten

Beberapa faktor mempengaruhi ketumpatan akhir produk tungsten karbida:

- Kandungan Binder: Kandungan kobalt atau nikel yang lebih tinggi menurunkan ketumpatan keseluruhan, kerana logam ini lebih ringan daripada WC.

- Karbida tambahan: penggabungan titanium, tantalum, atau niobium karbida terus mengurangkan ketumpatan.

- Porositi: Kaedah pembuatan yang memperkenalkan lebih banyak liang akan mengurangkan ketumpatan.

- Saiz bijirin dan sintering: Biji -bijian yang lebih baik dan sintering optimum dapat membantu mencapai kepadatan yang lebih tinggi dengan mengurangkan lompang.

Proses pembuatan dan kesannya

Produk karbida tungsten biasanya dibuat oleh metalurgi serbuk. Proses ini melibatkan pencampuran serbuk WC halus dengan pengikat, menekan campuran ke dalam bentuk, dan kemudian sintering pada suhu tinggi. Tahap penyebaran semasa sintering secara langsung mempengaruhi ketumpatan akhir.

- Tekan Isostatik Panas (HIP): Teknik ini dapat meningkatkan ketumpatan dengan menggunakan tekanan semasa sintering, menutup liang sisa dan mencapai ketumpatan yang hampir-hampir.

Kaedah untuk mengukur ketumpatan

Prinsip Archimedes

Kaedah yang paling biasa untuk mengukur ketumpatan karbida tungsten adalah prinsip Archimedes. Sampel ditimbang di udara dan kemudian dalam cecair (biasanya air), dan perbezaan berat digunakan untuk mengira jumlah yang dipindahkan, dan dengan itu ketumpatan.

Langkah:

1. Timbang sampel kering di udara.

2. Menenggelamkan sampel di dalam air dan timbangkan lagi.

3. Kirakan jumlah air yang dipindahkan (sama dengan jumlah sampel).

4. Gunakan formula:

Ketumpatan = jisim dalam udara/kelantangan yang dipindahkan

Helium pycnometry

Untuk pengukuran yang sangat tepat, terutamanya untuk serbuk atau sampel berliang, pycnometry helium digunakan. Gas helium menembusi walaupun liang -liang terkecil, memberikan pengukuran yang tepat dari jumlah sebenar.

Tomografi dikira sinar-X

Teknik pengimejan lanjutan seperti tomografi dikira sinar-X (CT) dapat memvisualisasikan keliangan dan struktur dalaman, membantu pengiraan ketumpatan dan kawalan kualiti.

Perbandingan: Tungsten Carbide vs Bahan Lain

Harta	Tungsten Tungsten	Tungsten	Steel	Titanium
Ketumpatan (g/cm³)	15.6	19.3	7.8	4.5
Kekerasan (mohs)	9-9.5	7.5	4-4.5	4
Titik lebur (° C)	2,870	3,422	1,370	1,668

Seperti yang ditunjukkan oleh jadual, karbida tungsten lebih padat dan lebih keras daripada keluli atau titanium, tetapi kurang padat daripada tungsten tulen.

Aplikasi di mana kepadatan penting

Ketumpatan tinggi karbida tungsten adalah kritikal dalam aplikasi di mana jisim dan kestabilan adalah penting:

Alat pemotongan

Ketumpatan tinggi memastikan kestabilan dan rintangan getaran dalam pemesinan berkelajuan tinggi. Alat pemotongan karbida tungsten mengekalkan bentuk dan ketajaman mereka walaupun di bawah daya yang melampau.

Perlombongan dan penggerudian

Bit yang padat, keras dapat menembusi batu dan menahan lelasan. Tungsten Carbide adalah bahan pilihan untuk bit gerudi, alat perlombongan, dan komponen tahan haus.

Aeroangkasa dan Pertahanan

Digunakan untuk balas balas, projektil, dan peluru berpasir perisai. Gabungan ketumpatan dan kekerasan membolehkan bahagian-bahagian tugas yang padat dan berat yang dapat menahan keadaan yang melampau.

Pakai bahagian

Galas, muncung, dan injap mendapat manfaat dari jangka hayat yang panjang kerana rintangan haus yang didorong ketumpatan. Ketumpatan tinggi Tungsten Carbide menjadikannya sesuai untuk komponen yang mesti menahan hakisan, lelasan, dan kesan.

Barang kemas dan barang mewah

Ketahanan dan ketahanan karbida tungsten telah menjadikannya popular dalam perhiasan, terutama cincin dan kes menonton. Ketumpatannya memberikan rasa dan ketahanan yang besar untuk menggaru.

Struktur Mikrostruktur dan Kristal

Tungsten carbide mengkristal dalam struktur heksagon, dengan setiap atom tungsten dikelilingi oleh enam atom karbon. Pembungkusan atom yang ketat ini merupakan sebab utama kepadatan dan kekerasannya yang tinggi.

Struktur atom

- Struktur WC: Setiap atom tungsten terikat kepada enam atom karbon dalam susunan prisma trigonal.

- Ikatan: Ikatan kovalen yang kuat antara tungsten dan atom karbon menyumbang kepada sifat -sifat yang luar biasa bahan.

Pertimbangan Alam Sekitar dan Ekonomi

Ketersediaan sumber

Tungsten adalah elemen yang jarang berlaku, dan pengekstrakannya adalah intensif tenaga. Pengeluar utama termasuk China, Rusia, dan Kanada. Kekurangan kekurangan dan geopolitik sumber tungsten boleh menjejaskan bekalan dan harga produk tungsten karbida.

Kitar semula dan kemampanan

Oleh kerana nilai yang tinggi, tungsten carbide dikitar semula secara meluas. Carbide Scrap dikumpulkan, diproses, dan disandarkan semula ke dalam produk baru, mengurangkan permintaan untuk tungsten dara dan meminimumkan kesan alam sekitar.

Implikasi kos

Ketumpatan tinggi dan prestasi karbida tungsten datang pada harga. Ia jauh lebih mahal daripada keluli atau titanium, tetapi panjang umur dan ketahanannya sering membenarkan pelaburan dalam menuntut aplikasi.

Cabaran dalam bekerja dengan Tungsten Carbide

Pemesinan dan pembentukan

Kekerasan dan ketumpatan Tungsten Carbide menjadikannya sukar untuk mesin menggunakan kaedah konvensional. Alat berlian atau padu boron nitrida (CBN) khusus diperlukan untuk membentuk dan menamatkan.

Bergabung dan Perhimpunan

Kimpalan Tungsten Carbide mencabar kerana titik lebur yang tinggi dan kelembutannya. Pemotongan dan pengikat mekanikal lebih biasa digunakan untuk memasang komponen karbida.

Brittleness

Walaupun ketumpatan dan kekerasannya, karbida tungsten agak rapuh berbanding logam seperti keluli. Ini mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi di mana rintangan impak adalah kritikal.

Kesimpulan

Ketumpatan Tungsten Carbide -tipikal sekitar 15.6 g/cm³ -set sebagai juara kelas berat di kalangan bahan kejuruteraan. Ketumpatan tinggi ini, digabungkan dengan kekerasan yang luar biasa dan rintangan haus, menyokong penggunaannya yang meluas dalam menuntut aplikasi perindustrian. Sama ada sebagai kompaun tulen atau dalam komposit yang disemen dengan pengikat, ketumpatan tungsten carbide adalah harta utama yang jurutera dan pengeluar bergantung pada prestasi, ketahanan, dan ketepatan.

Dari alat pemotongan dan bit perlombongan ke komponen dan perhiasan aeroangkasa, ketumpatan tungsten karbida adalah pusat nilai dan fleksibiliti. Memahami bagaimana ketumpatan diukur, faktor apa yang mempengaruhinya, dan bagaimana ia dibandingkan dengan bahan lain membantu jurutera, pereka, dan pengguna membuat keputusan yang tepat mengenai bahan yang luar biasa ini.

Soalan Lazim: Soalan Lazim Mengenai Ketumpatan Karbida Tungsten

1. Apakah ketumpatan tepat karbida tungsten tulen?

Ketumpatan karbida tungsten tulen (WC) adalah kira -kira 15.6 g/cm³. Nilai ini boleh berubah sedikit bergantung kepada struktur kristal dan keadaan pembuatan, tetapi ia diterima secara meluas sebagai angka standard.

2. Bagaimanakah ketumpatan karbida tungsten dibandingkan dengan tungsten tulen?

Tungsten tulen adalah lebih padat, dengan ketumpatan 19.3 g/cm³, berbanding dengan 15.6 g/cm⊃3 Tungsten Carbide; Penambahan karbon untuk membentuk WC mengurangkan ketumpatan keseluruhan, tetapi karbida tungsten tetap lebih padat daripada kebanyakan logam kejuruteraan.

3. Mengapa ketumpatan karbida simen berbeza -beza?

Karbida simen adalah komposit yang dibuat dengan menggabungkan serbuk karbida tungsten dengan pengikat seperti kobalt atau nikel. Ketumpatan berkurangan kerana perkadaran pengikat yang lebih ringan meningkat atau apabila karbida lain (seperti Titanium Carbide) ditambah. Oleh itu, kepadatan karbida bersemangat boleh berkisar antara 11.0 hingga 15.0 g/cm³ bergantung kepada komposisi.

4. Adakah ketumpatan tinggi membuat karbida tungsten lebih baik untuk alat perindustrian?

Ya. Ketumpatan tinggi memberikan kestabilan yang lebih besar, rintangan getaran, dan memakai kehidupan dalam pemotongan, penggerudian, dan komponen tahan haus. Ia juga membolehkan bahagian-bahagian yang lebih padat, tugas berat dalam aplikasi aeroangkasa dan pertahanan.

5. Bagaimanakah ketumpatan karbida tungsten diukur dalam industri?

Ketumpatan biasanya diukur menggunakan prinsip Archimedes, di mana jisim sampel dibahagikan dengan kelantangan yang digantikan dalam cecair. Kaedah ini menyumbang kepada sebarang keliangan dan memberikan ketumpatan yang tepat untuk kawalan kualiti dalam pembuatan.

Petikan:

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

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

[3] https://www.mdpi.com/1996-1944/15/7/2340

[4] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html

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

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

[7] http://www.tungsten-carbide.com.cn

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

[9] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/

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

[11] https://www.zzbetter.com/new/density-of-tungsten-carbide.html

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

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

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

[15] https://www.wolframcarbide.com/tungsten-carbide-density-and-uses-of-fferent-cemented-carbide-grade-yg6a/

[16] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/

[17] http://www.jnm.co.jp/en/data/carbide_character_table.html

[18] https://www.dekmake.com/density-of-tungsten/

[19] https://kdmfab.com/density-of-tungsten/

[20] https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=E68B647B86104478A32012CBBD5AD3EA

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

[22] https://www.fishersci.fi/shop/products/tungsten-carbide-99-5-metals-basis-thermo-scientific-1/113888808?tab=document

[23] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide

[24] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/

[25] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html

[26] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s 13596454240 03562

[27] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html

[28] https://wolframslides.com/about_tungsten_carbide.php

[29] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203

[30] https://www.fishersci.at/shop/products/tungsten-carbide-99-metals-basis-thermo-scientific/p-4782215

[31] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide

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

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

[34] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1641929/fulltext01.pdf

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

[36] http://www.nicrotec.com/welding-consumables/tungsten-carbide-alloys-nicrotec/products.html?c=1&g=13

[37] https://www.reddit.com/r/pics/comments/1aoqq0/a_perfectly_polished_tungsten_carbide_cube/

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

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

[40] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html

[41] https://www.zzbetter.com/new/the-density-of-tungsten-carbide.html

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

[43] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/

[44] https://www.memsnet.org/material/tungstencarbidewcbulk/

[45] https://www.tungstenringsco.com/faq

[46] https://www.durit.com/fileadmin/user_upload/durit/service/downloads/durit_hartmetall_en_facts.pdf

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

[48] ​​https://www.hdtools.com.tw/faq.htm

[49] https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planet-sciences/tungsten-carbide

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

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