Apakah jisim karbida tungsten?

Menu Kandungan

● Memahami Tungsten Carbide: Komposisi dan Struktur

● Sifat fizikal yang berkaitan dengan jisim

>> Ketumpatan karbida tungsten

>> Pengiraan massa dari ketumpatan dan kelantangan

● Sifat kimia dan mekanikal yang mempengaruhi jisim

>> Komposisi dan aloi

>> Kekerasan dan kekuatan

● Aplikasi perindustrian dan pertimbangan besar -besaran

>> Alat pemotongan dan rintangan pakai

>> Lapisan dan bahan komposit

● Teknik Pembuatan Lanjutan Tungsten Carbide

● Impak Alam Sekitar dan Kitar Semula Karbida Tungsten

● Inovasi dalam Komposit Tungsten Carbide

● Pertimbangan keselamatan dan pengendalian

● Trend dan aplikasi masa depan

● Kesimpulan

● Soalan Lazim (Soalan Lazim)

>> 1. Berapakah berat molekul karbida tungsten?

>> 2. Apakah pelbagai ketumpatan karbida tungsten?

>> 3. Bagaimana anda mengira jisim objek karbida tungsten?

>> 4. Mengapa karbida tungsten digunakan bukannya tungsten tulen?

>> 5. Bolehkah Tungsten Carbide dikitar semula?

● Petikan:

Tungsten carbide (WC) adalah sebatian anorganik yang luar biasa yang terdiri daripada tungsten dan atom karbon dalam nisbah atom 1: 1. Ia diiktiraf secara meluas untuk kekerasan, ketumpatan, dan ketahanan yang luar biasa, menjadikannya bahan kritikal dalam aplikasi perindustrian seperti alat pemotong, peralatan perlombongan, dan lapisan tahan haus. Memahami jisim Tungsten carbide melibatkan meneroka berat molekul, ketumpatan, dan bagaimana sifat -sifat ini berkaitan dengan ciri -ciri fizikal dan kimianya.

Memahami Tungsten Carbide: Komposisi dan Struktur

Tungsten karbida dibentuk oleh atom tungsten (W) dan karbon (c) dalam struktur kisi kristal heksagon. Formula kimia adalah WC, yang menunjukkan satu atom tungsten yang digabungkan dengan satu atom karbon.

- Berat molekul: Jisim molar tungsten karbida adalah kira -kira 195.85 g/mol, dikira dari massa atom tungsten (183.84 g/mol) dan karbon (12.01 g/mol).

- Struktur Kristal: WC mengkristal dalam kisi heksagon di mana atom tungsten dan karbon dikemas dengan ketat, menyumbang kepada kekerasan dan ketumpatannya yang luar biasa.

Sifat fizikal yang berkaitan dengan jisim

Ketumpatan karbida tungsten

Ketumpatan adalah harta utama yang berkaitan dengan jisim. Tungsten carbide dikenali dengan ketumpatan yang tinggi, yang umumnya berkisar antara 13.4 dan 15.6 gram per sentimeter padu (g/cm³) bergantung kepada komposisi dan proses pembuatannya.

- Karbida tungsten tulen mempunyai ketumpatan hampir 15.6 g/cm³.

- Variasi ketumpatan berlaku disebabkan oleh unsur -unsur aloi dan pengikat yang berlainan seperti kobalt, nikel, titanium karbida, atau karbida tantalum.

- Sebagai contoh, gred tungsten-cobalt (YG) berbeza dari kira-kira 13.4 g/cm³ kepada 14.9 g/cm³ Bergantung pada kandungan kobalt, manakala aloi titanium-cobalt (YT) mempunyai kepadatan yang lebih rendah, dari 11.0 hingga 13.2 g/cm³.

Pengiraan massa dari ketumpatan dan kelantangan

Jisim objek karbida tungsten boleh dikira menggunakan formula:

Massa = Ketumpatan × Volume

Sebagai contoh, sfera karbida tungsten dengan jejari 1 cm (volum ≈ 4.19 cm³) dan ketumpatan 15.6 g/cm³ akan mempunyai jisim kira -kira:

4.19cm ³× 15.6g/cm ³= 65.4g

Begitu juga, sfera karbida tungsten diameter 0.5 inci beratnya kira-kira 16.8 g, selaras dengan ketumpatannya.

Sifat kimia dan mekanikal yang mempengaruhi jisim

Komposisi dan aloi

Tungsten carbide jarang digunakan dalam bentuk tulen kerana kelembutannya. Ia sering digabungkan dengan pengikat logam seperti kobalt atau nikel untuk meningkatkan ketangguhan. Pengikat ini sedikit mengurangkan ketumpatan keseluruhan dan jisim bahan komposit tetapi meningkatkan ketahanan.

Kekerasan dan kekuatan

- Tungsten Carbide berada di kedudukan 9 hingga 9.5 pada skala kekerasan Mohs, kedua hanya untuk berlian.

- Ia mempunyai modulus Young kira -kira 530-700 GPa, yang menunjukkan kekakuan yang melampau.

- Kekuatan mampatan muktamad bahan adalah kira -kira 2.7 GPa, menjadikannya sangat tahan terhadap ubah bentuk.

Ciri -ciri ini memastikan bahawa karbida tungsten mengekalkan integriti jisim dan strukturnya di bawah tekanan dan keadaan suhu yang tinggi.

Aplikasi perindustrian dan pertimbangan besar -besaran

Alat pemotongan dan rintangan pakai

Ketumpatan dan massa Tungsten Carbide menyumbang kepada keberkesanannya dalam alat pemotongan, latihan, dan bit perlombongan. Ketumpatan massa yang tinggi membolehkan alat untuk menahan memakai kasar dan mengekalkan ketajaman lebih lama daripada keluli atau logam lain.

Lapisan dan bahan komposit

Dalam aplikasi salutan, serbuk tungsten karbida dengan saiz zarah dan ketumpatan yang dikawal digunakan untuk menghasilkan permukaan ultra keras, tahan lasak. Jisim salutan ini dikawal dengan teliti semasa proses pemendapan seperti bahan api oksigen halaju tinggi (HVOF) penyembur atau senapang letupan (D-gun) penyembur untuk mengoptimumkan prestasi.

Teknik Pembuatan Lanjutan Tungsten Carbide

Tungsten Carbide dihasilkan melalui beberapa teknik canggih yang mempengaruhi sifat terakhirnya, termasuk jisim dan ketumpatan. Kaedah yang paling biasa adalah metalurgi serbuk, di mana serbuk tungsten dan karbon bercampur, ditekan, dan sintered pada suhu tinggi untuk membentuk bahan padat, padat.

- Proses Sintering: Ini melibatkan pemanasan serbuk yang dipadatkan di bawah titik leburnya, yang membolehkan zarah untuk ikatan tanpa cecair. Suhu dan masa sintering mempengaruhi saiz dan ketumpatan bijirin, yang seterusnya mempengaruhi sifat jisim dan mekanikal.

- Tekan Isostatik Panas (HIP): Teknik ini menggunakan tekanan tinggi dan suhu seragam, mengurangkan keliangan dan peningkatan ketumpatan, mengakibatkan produk karbida tungsten yang lebih berat dan lebih kuat.

- Pemendapan wap kimia (CVD): Digunakan untuk aplikasi salutan, deposit CVD lapisan karbida tungsten pada substrat, mengawal ketebalan dan massa tepat.

Impak Alam Sekitar dan Kitar Semula Karbida Tungsten

Pengeluaran dan pelupusan Tungsten Carbide mempunyai implikasi alam sekitar. Kitar semula karbida tungsten adalah penting untuk kemampanan kerana kekurangan dan kos tungsten.

- Kaedah Kitar Semula: Kitar semula mekanikal melibatkan pemotongan dan pemrosesan semula, sementara kitar semula kimia pulih tungsten dan kobalt melalui rawatan kimia.

- Manfaat Alam Sekitar: Kitar semula mengurangkan aktiviti perlombongan, menurunkan penggunaan tenaga, dan meminimumkan sisa.

Inovasi dalam Komposit Tungsten Carbide

Penyelidikan baru -baru ini memberi tumpuan kepada peningkatan komposit tungsten karbida dengan menggabungkan nanomaterials dan pengikat alternatif untuk mengoptimumkan jisim, kekuatan, dan rintangan memakai.

- Nanostructured WC: Nanopartikel meningkatkan kekerasan dan ketangguhan tanpa peningkatan massa.

- Pengikat alternatif: Menggunakan pengikat seperti nikel atau besi boleh menyesuaikan kepadatan dan sifat mekanikal untuk aplikasi khusus.

Pertimbangan keselamatan dan pengendalian

Pengendalian karbida tungsten memerlukan langkah berjaga -jaga keselamatan kerana kekerasan dan bahaya debu yang berpotensi semasa pemesinan.

- Kawalan habuk: Pengudaraan yang betul dan peralatan perlindungan menghalang penyedutan zarah halus.

- Keselamatan Pemesinan: Alat dan teknik khusus diperlukan untuk mengelakkan memakai alat dan kecederaan pengendali.

Trend dan aplikasi masa depan

Tungsten Carbide terus berkembang dengan aplikasi baru muncul dalam aeroangkasa, peranti perubatan, dan elektronik, di mana kawalan tepat jisim dan bahan -bahan adalah kritikal.

- Aeroangkasa: Komposit karbida tungsten ringan meningkatkan kecekapan bahan api dan ketahanan.

- Peranti Perubatan: Salutan dan alat biokompatibel mendapat manfaat daripada kekerasan tungsten carbide dan rintangan haus.

- Elektronik: Filem dan salutan nipis meningkatkan prestasi peranti dan umur panjang.

Kesimpulan

Jisim karbida tungsten secara asasnya terikat dengan berat dan ketumpatan molekulnya, yang kedua -duanya dipengaruhi oleh komposisi kimia dan proses pembuatannya. Dengan jisim molar kira -kira 195.85 g/mol dan ketumpatan biasanya sekitar 15.6 g/cm³, tungsten carbide adalah bahan yang padat, keras, dan tahan lama yang digunakan secara meluas dalam aplikasi perindustrian yang memerlukan rintangan dan ketahanan. Variasi elemen dan pengikat yang mempengaruhi kepadatan dan jisimnya, yang membolehkan penyesuaian untuk kegunaan tertentu. Memahami sifat-sifat ini adalah penting untuk jurutera dan pengeluar untuk mengoptimumkan prestasi Tungsten Carbide dalam alat pemotongan, salutan, dan persekitaran permintaan tinggi yang lain.

Soalan Lazim (Soalan Lazim)

1. Berapakah berat molekul karbida tungsten?

Berat molekul tungsten karbida (WC) adalah kira -kira 195.85 g/mol, yang diperolehi dari tungsten (183.84 g/mol) dan karbon (12.01 g/mol).

2. Apakah pelbagai ketumpatan karbida tungsten?

Ketumpatan Tungsten Carbide berkisar antara 13.4 hingga 15.6 g/cm³, bergantung kepada komposisinya dan kandungan pengikatnya. Pure WC berhampiran 15.6 g/cm³, manakala aloi dengan kobalt atau titanium karbida mempunyai kepadatan yang lebih rendah.

3. Bagaimana anda mengira jisim objek karbida tungsten?

Massa boleh dikira dengan mengalikan ketumpatan karbida tungsten oleh jumlah objek:

teks {mass} = text {kepadatan} kali teks {volume}

Sebagai contoh, 1 cm³ jumlah WC dengan ketumpatan 15.6 g/cm³ mempunyai jisim 15.6 g.

4. Mengapa karbida tungsten digunakan bukannya tungsten tulen?

Tungsten Carbide lebih sukar dan lebih tahan haus daripada tungsten tulen, menjadikannya lebih sesuai untuk pemotongan dan aplikasi yang kasar. Walau bagaimanapun, ia lebih rapuh, jadi pengikat seperti kobalt ditambah untuk meningkatkan ketangguhan.

5. Bolehkah Tungsten Carbide dikitar semula?

Ya, tungsten carbide boleh dikitar semula. Alat sekerap dan usang boleh diproses untuk memulihkan tungsten dan kobalt, mengurangkan sisa dan pemuliharaan sumber.

Petikan:

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

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

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

[4] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide

[5] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide

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

[7] https://www.reddit.com/r/asksciencediscussion/comments/4ds8mb/how_do_you_determine_the_weight_of_a_tungsten/

[8] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/density-of-tungsten/

[9] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/30895e/tungsten_carbide_tungsten_sphere_and_cube_weight/

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

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

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

[13] https://www.convertunits.com/molarmass/tungsten+carbide

[14] https://www.webqc.org/molecular-weight-of-tungsten+carbide.html

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

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

[17] https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/tungsten-carbide

[18] https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/012482.36

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

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

[21] https://www.nature.com/articles/srep01646

[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/12070-13-2

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

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

[25] https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/tungsten-statistics-and-information

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

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

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

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

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

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

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

[33] https://www.mttm.com/customer-resources/weight-calculator

[34] https://www.carbidetek.com/faqs/

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