Контент меню
● Композиция и свойства
● Процесс производства
● Применение карбида вольфрама
● Преимущества карбида вольфрама
● Ограничения карбида вольфрама
● Заключение
● FAQ о карбиде вольфрама
>> 1. Что делает карбид вольфрама таким плотным?
>> 2. Как плотность карбида вольфрама сравнивается с сталью?
>> 3. Какие факторы влияют на плотность цементированного карбида вольфрама?
>> 4. В каких отраслях является плотность карбида вольфрама наиболее полезна?
>> 5. Можно ли изменить плотность карбида вольфрама для конкретных применений?
● Цитаты:
Карбид вольфрама представляет собой химическое соединение, содержащее равные части атомов вольфрама и углерода [4] [9]. В своей основной форме карбид вольфрама представляет собой тонкий серый порошок, но он может быть нажат и образован в формы посредством процесса, называемого спеканием для использования в промышленном механизме, режущих инструментах, абразивах, бронежительных оболочках и ювелирных изделиях [4]. Это исключительно жесткий и плотный материал с широким спектром применений из -за его уникальных свойств [11] [5].
Композиция и свойства
Карбид вольфрама (WC) представляет собой керамический материал, в частности, цементированный карбид, где карбид -карбид вольфрамового карбина связывают металлическое связующее, обычно кобальт [1]. Свойства конкретного 'класса ' карбида определяются его композицией, распределением по размерам карбида вольфрамового карбида после спекания, типа и содержания связующего металла, качеством используемого сырья и рабочим мастерством, с которым сделан материал [1].
Плотность:
Плотность, или удельный вес, представляет собой вес на единицу объема цементированного карбида, измеренный в граммах на кубический сантиметр (г/см3) [1]. По сути, это средневзвешенная плотность всех компонентов, содержащихся в продукте [1]. Для сортов, содержащих только карбид вольфрама и металл переплет, плотность композита уменьшается по мере увеличения содержания металла более легкого связующего [1]. Плотность карбида вольфрама составляет приблизительно 14,6 г/см3, что больше, чем свинец (11,3 г/см3) [5]. Карбид вольфрама имеет плотность 14 500 кг/м3, вдвое больше плотности стали [7].
Твердость:
Твердость - это сопротивление цементированного карбида до проникновения алмазом -интендером под определенной нагрузкой [1]. Он измеряется по шкале Rockwell A (RA) в США и по шкале Vickers (HV10 или HV30) в Европе и в других местах [1]. Твердость в первую очередь является функцией композиции и размера зерна, с более высоким содержанием металлов с более высоким содержанием связующего и более грубым вольфрамовым карбидом [1]. И наоборот, низкое содержание связующего и мелкие размеры зерна дают высокие значения твердости [1]. Твердость напрямую связана с абразивной износостойкой устойчивостью [1]. Карбид вольфрама имеет твердость MOHS 9-9,5, уступая только бриллиантам [7]. Карбид вольфрама исключительно жесткий, с твердостью МОСС от 9 до 9,5 и числом Виккерса примерно 2600 [10].
Поперечная прочность разрыва (TRS):
TRS является мерой прочности растягивания цементированного карбида в трехточечном испытании изгиба [1]. Он сообщается в единицах фунтов или тысячи фунтов на квадратный дюйм или в ньютонах на квадратный миллиметр (N/мм2) [1]. TRS, пожалуй, является лучшей мерой относительной полезности отдельных производственных партий, поскольку он рассматривает разумный объем [1]. Продукты, имеющие относительно высокие значения TRS, обычно применяются там, где удар, воздействие или неудача путем поломки, являются факторами [1].
Остаточная пористость:
Остаточная пористость определяется путем визуального изучения полированной поверхности спеченного образца при увеличении 100x или 200x [1]. Рейтинги для пористости типа 'a ' (поры диаметром менее 10 микрон), пористость типа 'B ' (поры более 10 микрон в диаметре) и пористость типа 'c ' (1] пористости (1]. Каждая стандартная фотография связана с численным рейтингом, которое используется для представления уровней пористости в образце [1]. В целом, прочность и прочность на краю уменьшаются по мере увеличения уровня остаточной пористости [1]. При высоких уровнях пористости износостойкость продукта также может быть отрицательно повлияла [1].
Магнитная насыщение:
Магнитная насыщение - это степень, в которой металлическое связующее в цементированном карбиде насыщено углеродом [1]. Это наиболее полезно для материалов с кобальтовым связующим [1]. Для известного содержания кобальта значения магнитного насыщения указывают, сколько углерода содержит карманный карбид [1]. Магнитная насыщение иногда используется в качестве индикатора относительной прочности среди большого количества определенной степени [1].
Коэрцитивная сила:
Принудительная сила - это прочность магнитного поля, необходимого для размагнизации полностью намагниченного цементированного образца карбида [1]. Принудительная сила обычно измеряется у Oersteds [1]. Измерение принудительной силы зависит от многих факторов, включая композицию, распределение по размерам зерна и уровни остаточной пористости [1].
Другие свойства:
Карбид вольфрама имеет высокую температуру плавления 2870 ° C (5200 ° F) и более высокую температуру кипения 6000 ° C (10830 ° F) [10]. Карбид вольфрама примерно в два раза выше (высокий модуль эластичности), чем сталь [4]. Карбид вольфрама обладает очень высокой ударной стойкостью, и он обладает очень высокой прочностью для материала, столь твердого и жесткого [4]. Прочность на сжатие выше, чем практически все растопленные и отлитые или кованые металлы и сплавы [4]. При повышении температуры до 1400 ° F, карбид вольфрама сохраняет большую часть своей твердости комнатной температуры [4].
Процесс производства
Карбид вольфрама производится с помощью нагревания вольфрамового металла и углерода до 1400 ° C - 2000 ° C [10]. Процедура низкотемпературного пласта жидкости, которая сочетает в себе вольфрамовый металл или синий WO 3 [10]. Чистый карбид вольфрама слишком хрупкий, чтобы их можно было использовать самостоятельно: он должен сочетаться с другим металлом [5]. Высокотемпературный процесс спекания используется для химического объединения карбида вольфрама с небольшими, точно контролируемыми количествами никеля, образуя композит передового металлического матрикса [5]. Его можно нажать и сформировать в формы посредством процесса, называемого спеканием для использования в промышленном механизме, режущих инструментах, абразивах, доспехах и ювелирных изделиях [4].
Применение карбида вольфрама
Уникальные свойства и исключительные качества вольфрамового карбида делают его востребованным материалом для многих различных применений [11]. Его высокая терпимость к тепло и давлению привела к тому, что за эти годы приводила к его использованию в критических функциональных функциях, и он постепенно находится в обычной дневной жизни [9]. Применение карбида вольфрама варьируется, и существует особая тема прочной, проходящей через все отрасли [9]. Использование карбида вольфрама связано с необходимостью видеть долговечность данного приложения [9].
Режущие инструменты:
Карбид вольфрама часто используется при изготовлении режущих инструментов, таких как упражнения, фрезеры, краны, режущие колеса и виды лезвий [13]. Карбид дает этим инструментам высокую твердость и износостойкость, позволяя им разрезать трудные материалы, такие как сталь, титан и карбид вольфрама [13]. Он широко используется для высокоскоростных инструментов поворота [6].
Износостойкие детали:
Карбид вольфрама также используется для изготовления деталей, которые подвергаются высоким напряжениям, например, в индустрии нефти и газа, горнодобывания, целлюлозы и бумажной промышленности [13]. Карбид дает эти части высокую устойчивость к износу, коррозионную стойкость и длительный срок [13].
Аэрокосмическая и авиация: аэрокосмическая и авиационная промышленность используют вольфрамовые карбидные покрытия для защиты критических компонентов двигателя от износа [2]. Эти покрытия применяются к лопастям турбины, компрессорам и компонентам шасси, где надежность имеет первостепенное значение [2]. Способность материала сохранять свою силу и целостность при серьезном стрессе и эрозивных условиях делает его идеальным для защиты оборудования от эрозии, истирания и воздействия [2]. Его также можно использовать в качестве аэрокосмических материалов [6].
Производство нефти и газа:
Нефтяная и газовая промышленность использует карбид вольфрама для защиты бурового оборудования и производственных компонентов [2]. Эти покрытия протягивают срок службы буровых битов, стеблей клапанов и компонентов насоса, работающих в абразивных средах высокого давления [2]. Исключительная устойчивость к износу и защиту от износа материала помогает поддерживать целостность оборудования в глубокодушных буровых операциях, где затраты на замену чрезвычайно высоки [2].
Производство и промышленная обработка:
Производственные операции получают выгоду от инструментов с карбидами вольфрама и компонентов износа в приложениях для формирования и обработки металлов [2]. Материал особенно ценен в режущих инструментах, где его исключительная твердость и стойкость к износу значительно продлевают срок службы в высокоскоростных операциях обработки [2]. Усовершенствованные формирующие порошковые составы вольфрама обеспечивают постоянное качество покрытия в больших производственных прогонах [2]. В то же время, промышленное обработка оборудования, такое как смесители, экструдеры и компоненты обработки материалов, использует карбид вольфрамовых карбидов, чтобы противостоять абразивному износу и поддерживать точные допуски [2]. Превосходная производительность вольфрамового карбида в производственных приложениях напрямую приводит к сокращению времени простоя и повышении эффективности эксплуатации [2].
Производство электроэнергии:
Объекты по производству электроэнергии используют карбидные покрытия вольфрама для защиты критических компонентов в обычных и возобновляемых энергетических системах [2]. Эти покрытия защищают компоненты турбины от эрозии, вызванной парами, частицами и высокотемпературными газами [2]. Устойчивость к износу материала помогает поддерживать эффективную работу в приложениях паровых и газовых турбин [2].
Строительство:
Карбид вольфрама обычно используется в строительных материалах, таких как пилы и биты для буровых работ, потому что он практически нерушимый [11]. Строительство требует использования инструментов с высокой прочностью и прочности, чтобы они могли противостоять использованию на материалах, которые составляют большинство конструкций [11]. Материалы, такие как цемент и асфальт, сложны для проникновения, требуя особенно прочного и прочного лезвия или бурового бита, например, из карбида вольфрама [11].
Другие приложения:
- Инструменты для литья под давлением [13]
- Печьевые конструкционные материалы [6]
- Компоненты реактивного двигателя [6]
- Материалы Cermet [6]
- Элементы отопления сопротивления [6]
- Клиховые крестики для металлов, таких как медь, кобальт и висмут [6]
- Устойчивые к износу полупроводниковые фильмы [6]
- чаевые треккинги или лыжные столбы [12]
- Клич [12]
- Производство рыболовных весов [12]
- Ювелирные изделия [9] [12]
- Хирургические инструменты [11]
- горнодобывающая и бурная промышленность [9]
Преимущества карбида вольфрама
- Высокая твердость: карбид вольфрама исключительно жесткий, что позволяет ему противостоять износу и истиранию в требовательных приложениях [1] [7].
- Высокая плотность: его высокая плотность обеспечивает превосходную стабильность и сопротивление деформации при тяжелых нагрузках [1] [7].
- Высокая прочность: карбид вольфрама обладает высокой прочностью сжатия, что делает его подходящим для применений, связанных с высоким давлением и напряжением [4].
- Температурная стойкость: он поддерживает свою твердость и прочность при высоких температурах, что делает его ценным в высокотемпературных средах [4].
- Универсальность: карбид вольфрама может быть образован в различные формы и размеры, что позволяет обеспечить широкий спектр применений в разных отраслях [4].
Ограничения карбида вольфрама
- Бриттленность: карбид вольфрама может быть хрупким, что означает, что он подвержен растрескиванию или перелом при ударе или растягивании [5].
- Стоимость: стоимость карбида вольфрама может быть относительно высокой по сравнению с другими материалами, что может ограничить его использование в некоторых приложениях [4].
- Химическая реакционная способность: карбид вольфрама насильственно реагирует с фторином при комнатной температуре и окисляется в оксид вольфрама при нагревании в воздухе [6].
- Остаточная пористость: прочность и прочность на краю уменьшается по мере увеличения уровня остаточной пористости [1].
Заключение
Карбид вольфрама выделяется как материал исключительной плотности и твердости, что делает его незаменимым для многочисленных отраслей промышленности [5] [7]. Его уникальная комбинация свойств, включая высокую стойкость к износу, стабильность температуры и универсальность, позволяет использовать его в требовании применения от режущих инструментов до аэрокосмических компонентов [2] [13]. Несмотря на то, что он имеет такие ограничения, как хрупкость и стоимость, преимущества карбида вольфрама часто перевешивают эти недостатки, обеспечивая его дальнейшее значение в инженерии и производстве [1] [4]. По мере развития технологий, постоянные исследования и разработки направлены на улучшение ее свойств, расширения своих применений и оптимизации его производственных процессов, усиливая его роль в качестве жизненно важного материала в современной промышленности [2] [9].
FAQ о карбиде вольфрама
1. Что делает карбид вольфрама таким плотным?
Карбид вольфрама плотный, потому что он содержит равные части атомов вольфрамового и углерода, а вольфрам является тяжелым элементом [4]. Сильные химические связи между атомами вольфрама и углерода способствуют его высокой плотности [4]. Плотность карбида вольфрама составляет приблизительно 14,6 г/см3, что больше, чем свинец (11,3 г/см3) [5].
2. Как плотность карбида вольфрама сравнивается с сталью?
Карбид вольфрама имеет плотность 14 500 кг/м3, вдвое больше плотности стали [7]. Эта более высокая плотность делает карбид вольфрама более стабильным и устойчивым к деформации при тяжелых нагрузках по сравнению со сталью [7].
3. Какие факторы влияют на плотность цементированного карбида вольфрама?
На плотность цементированного карбида вольфрама влияет его состав, в частности, содержание более легкого металла связующего [1]. По мере увеличения содержания металла связующего, общая плотность композита уменьшается [1].
4. В каких отраслях является плотность карбида вольфрама наиболее полезна?
Высокая плотность карбида вольфрама особенно полезна в таких отраслях, как аэрокосмическая, нефть и газ, и строительство [2] [11]. В этих секторах стабильность и сопротивление материала к деформации при тяжелых нагрузках имеют решающее значение для обеспечения долговечности и эффективности инструментов и компонентов [2] [11].
5. Можно ли изменить плотность карбида вольфрама для конкретных применений?
В то время как неотъемлемая плотность карбида вольфрама является фиксированным свойством, общая плотность карбид -композита вольфрама может быть изменена путем изменения типа и содержания металла связующего [1]. Это позволяет инженерам адаптировать свойства материала для удовлетворения конкретных требований различных приложений [1].
Цитаты:
[1] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/use.html
[4] https://material-properties.org/tungsten-carbide-density-rength-hardness-melting-point/
[5] https://wolframslides.com/about_tungsten_carbide.php
[6] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[7] https://www.gardnermetals.com/what-is-tungsten-carbide/
[8] https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=8fa3fe2085314d6e8a811be60ade2b03&ckck=1
[9] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
[10] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/
[11] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[12] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-tungsten-carbide/
[13] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cented-tungsten-carbide-applications-part-1
