Контент меню
● Введение
● Понимание твердости
>> Определение твердости
>> Измерение твердости
>>> Масштаб MOHS
>>> Тест на твердость Виккерса
● Карбид вольфрама: свойства и характеристики
>> Композиция и структура
>> Твердость карбида вольфрама
>> Применение карбида вольфрама
● Алмаз: самое тяжелое натуральное вещество
>> Формирование и структура
>> Твердость алмаза
>> Применение алмаза
● Сравнение карбида вольфрама и алмаза
>> Сравнение твердости
>> Другие сравнения собственности
>>> Стойкость
>>> Теплопроводность
>>> Расходы
● Приложения, где жесткость имеет значение
>> Промышленные режущие инструменты
>> Буровое оборудование
>> Износостойкие покрытия
>> Ювелирные изделия
● Факторы, влияющие на твердость
>> Чистота и состав
>> Кристаллическая ориентация
>> Процесс производства
● Заблуждения о твердости
>> Твердость равна неразрушимости
>> Твердость - единственное важное свойство
>> Все бриллианты одинаково жесткие
● Будущие события
>> Синтетические супер-хард-материалы
>> Нанокомпозиты
● Заключение
● Часто задаваемые вопросы
>> 1. Может ли карбид вольфрама царапать алмаз?
>> 2. Почему в некоторых приложениях используется карбид вольфрама вместо алмаза?
>> 3. Есть ли материалы труднее, чем бриллиант?
>> 4. Как стоимость карбида вольфрама сравнивается с Diamond?
>> 5. Можно ли использовать карбид вольфрама в ювелирных изделиях, как бриллианты?
● Цитаты:
Введение
Мир материаловедения наполнен захватывающими веществами, каждая из которых может похвастаться уникальными свойствами, которые делают их подходящими для различных применений. Среди них, Карбид вольфрама и алмаз выделяются как два из самых сложных материалов, известных человечеству. Оба привлекли значительное внимание к своей исключительной твердости и долговечности, что привело к широкому использованию в промышленных и потребительских приложениях. Тем не менее, часто возникает общий вопрос: карбид вольфрама сильнее, чем бриллиант? Эта статья направлена на то, чтобы подробно изучить этот запрос, сравнивая свойства этих двух замечательных материалов и пролить свет на их прочные и применения.
Понимание твердости
Прежде чем углубляться в сравнение между карбидом вольфрама и алмазом, важно понять, что мы подразумеваем под 'твердостью ' в материалости.
Определение твердости
Твердость является мерой сопротивления материала к локализованной деформации, обычно вызванной вдавлением или царапинами. Это важное свойство, которое определяет, насколько хорошо материал может противостоять износу, а также его пригодность для различных применений.
Измерение твердости
Несколько масштабов используются для измерения твердости, причем шкала MOHS и тест на твердость Виккерса является одним из наиболее распространенных.
Масштаб MOHS
Шкала MOHS, разработанная в 1812 году немецким минералогом Фридрихом Моусом, оценивает твердость материалов по шкале от 1 до 10. Каждое число представляет собой способность материала на царапины материалов, оцениваемых по шкале.
Тест на твердость Виккерса
Тест на твердость Vickers обеспечивает более точное измерение твердости. Он включает в себя прижатие алмазного инденса в материал с известной силой и измерение размера полученного в результивации.
Карбид вольфрама: свойства и характеристики
Карбид вольфрама представляет собой соединение атомов вольфрама и углерода в соотношении 1: 1. Он известен своей исключительной твердостью и износостойкой стойкостью, что делает его популярным выбором для различных промышленных применений.
Композиция и структура
Карбид вольфрама, как правило, состоит из карбида вольфрама, удерживаемых связующим материалом, часто кобальтом. Эта композиция придает ему уникальную комбинацию твердости и прочности [1].
Твердость карбида вольфрама
В масштабе MOHS скорости карбида вольфрама между 8,5 до 9,5, в зависимости от его точной композиции [2]. Это ставит его в число самых усердных материалов, уступая только нескольким веществам, включая бриллиант.
Применение карбида вольфрама
Из -за его твердости и износостойкости, карбид вольфрама находит использование в:
1. Резьющие инструменты для металлообработки
2. Оборудование для добычи и бурового отверстия
3. Устойчивые к износу компоненты в машине
4. Ювелирные изделия и часовые часы
Алмаз: самое тяжелое натуральное вещество
Diamond, аллотроп углерода, известен как самое сложное в природе вещество на Земле.
Формирование и структура
Алмазы образуются глубоко внутри Земли в условиях чрезвычайного давления и температуры. Их кристаллическая структура, с каждым атом углерода, связанным с четырьмя другими в тетраэдрическом расположении, способствует их исключительной твердости [7].
Твердость алмаза
Diamond находится на вершине шкалы MOHS с рейтингом 10. В шкале Виккерс Diamond может иметь значение твердости до 10000 HV, хотя это может варьироваться в зависимости от конкретного алмаза [7] [18].
Применение алмаза
Алмазы используются в:
1. Инструменты резки и шлифования
2. Эксперименты высокого давления
3. Ювелирные изделия
4. Некоторые электронные применения
Сравнение карбида вольфрама и алмаза
Теперь, когда мы исследовали свойства обоих материалов, давайте напрямую сравним карбид и алмаз вольфрама с точки зрения твердости и других соответствующих характеристик.
Сравнение твердости
В то время как оба материала исключительно жесткие, бриллиант действительно сложнее, чем карбид вольфрама. В масштабе MOHS Diamond оценивает 10, а карбид вольфрама обычно оценивается от 8,5 до 9,5 [2] [7].
Другие сравнения собственности
Стойкость
В то время как бриллиант сложнее, карбид вольфрама, как правило, жестче. Прочность относится к способности материала поглощать энергию перед разрушением. Композитная структура карбида вольфрамового карбида в жестком карбиде в жестком металлическом переплетке придает ему более высокую вязкость по сравнению с алмазом [1] [18].
Теплопроводность
Алмаз имеет более высокую теплопроводность, чем карбид вольфрама. Это свойство делает бриллиант отличным для рассеивания тепла в режущих инструментах [18].
Расходы
Карбид вольфрама, как правило, дешевле, чем алмаз, что делает его более экономичным выбором для многих применений, где требуется экстремальная твердость, но твердость уровня алмаза не требуется [21].
Приложения, где жесткость имеет значение
Экстремальная твердость как карбида вольфрама, так и алмаза делает их ценными в различных применениях, где устойчивость к износу имеет решающее значение.
Промышленные режущие инструменты
Оба материала используются в режущих инструментах, но для разных целей. Карбид вольфрама часто используется для резки металла, в то время как бриллиант предпочтительнее разрезания чрезвычайно твердых материалов, таких как керамика или другие бриллианты [24].
Буровое оборудование
В нефтяной и газовой промышленности оба материала используются в буровых битах. Алмаз часто используется в форме битов поликристаллического алмаза (PDC) для бурения через формирования твердой породы [4].
Износостойкие покрытия
Оба материала могут использоваться в качестве покрытий для улучшения износостойкости различных компонентов. Алмазноподобные углеродные покрытия (DLC) особенно популярны в некоторых применениях [18].
Ювелирные изделия
В то время как бриллианты традиционно используются в прекрасных ювелирных изделиях, в последние годы карбид вольфрама приобрел популярность для мужских обручальных кобов из -за его долговечности и сопротивления царапинам [16].
Факторы, влияющие на твердость
Важно отметить, что твердость как карбида вольфрама, так и алмаза может варьироваться в зависимости от нескольких факторов:
Чистота и состав
Для карбида вольфрама, соотношение вольфрама к углероду и тип и количество используемого материала связующего может повлиять на его твердость. Для бриллиантов наличие примесей или дефектов в кристаллической структуре может влиять на твердость [1] [18].
Кристаллическая ориентация
В бриллиантах твердость может немного различаться в зависимости от ориентации кристаллов. Некоторые направления в кристалле немного сложнее других [18].
Процесс производства
Для синтетических бриллиантов и карбида вольфрама производственный процесс может влиять на конечную твердость. Такие факторы, как температура спекания и давление, могут повлиять на свойства конечного продукта [6].
Заблуждения о твердости
Есть несколько распространенных заблуждений о материальной твердости, которые стоит решить:
Твердость равна неразрушимости
В то время как карбид вольфрама и алмаз чрезвычайно сложны, ни один из них не является неразрушимым. Оба могут быть сломаны или скольжения с достаточной силой [10] [18].
Твердость - единственное важное свойство
В то время как твердость имеет решающее значение для многих приложений, другие свойства, такие как прочность, теплопроводность и стоимость, часто одинаково важны при выборе материала для конкретного использования [21] [24].
Все бриллианты одинаково жесткие
Природные алмазы могут варьироваться в зависимости от твердости в зависимости от условий их образования и наличия примесей. Были даже созданы некоторые синтетические бриллианты, которые сложнее, чем натуральные бриллианты [13].
Будущие события
Исследования в области материаловедения продолжают раздвигать границы того, что возможно с точки зрения материальной твердости:
Синтетические супер-хард-материалы
Ученые работают над разработкой новых синтетических материалов, которые потенциально могут превзойти алмаз в твердости. Материалы, такие как Вурцит -нитрид бора и лонсдалит (гексагональный бриллиант), показывают обещание в этой области [17].
Нанокомпозиты
Исследователи изучают нанокомпозитные материалы, которые сочетают в себе твердость таких материалов, как алмаз или карбид вольфрама с жесткостью других материалов, потенциально создавая вещества с оптимальным балансом свойств [6].
Заключение
В заключение, хотя карбид вольфрама действительно является одним из самых сложных материалов, известных человеку, он не сложнее, чем бриллиант. Diamond остается самым тяжелым естественным веществом, с твердостью MOHS 10 по сравнению с 8,5-9,5 вольфрамового карбида. Тем не менее, это не означает, что Diamond всегда лучший выбор для всех приложений. Комбинация вольфрамового карбида из крайней твердости и превосходной выносливости делает его идеальным для многих промышленных и потребительских применений, где хрупкость Diamond может быть недостатком.
Выбор между карбидом вольфрама и алмазом часто сводится к конкретным требованиям применения, включая такие факторы, как ожидаемый тип износа, среда, в которой будет использоваться материал, и соображения затрат. Оба материала продолжают играть важную роль в различных отраслях промышленности, от режущих инструментов и бурового оборудования до высококачественных ювелирных изделий.
Поскольку материаловая наука продолжает продвигаться, мы можем увидеть разработку новых супер-харда, которые бросают вызов позиции Diamond в верхней части шкалы твердости. Однако на данный момент Diamond сохраняет свою корону как самое усердно известное натуральное вещество, причем карбид вольфрамового карбида следовал за собой как универсальный и очень ценный материал сам по себе.
Часто задаваемые вопросы
1. Может ли карбид вольфрама царапать алмаз?
Нет, карбид вольфрама не может поцарапать алмаз. Алмаз сильнее, чем карбид вольфрама в масштабе MOHS (10 против 8,5-9,5), что означает, что бриллиант может царапать карбид вольфрама, но не наоборот [2] [7].
2. Почему в некоторых приложениях используется карбид вольфрама вместо алмаза?
Карбид вольфрама часто используется вместо алмаза из -за его более низкой стоимости, большей прочности и легкой производительности. Это особенно полезно в приложениях, где необходима экстремальная твердость, но твердость уровня алмаза не требуется [21] [24].
3. Есть ли материалы труднее, чем бриллиант?
В то время как бриллиант является самым сложным натуральным материалом, были созданы некоторые синтетические материалы, которые могут быть сложнее. К ним относятся нитрид Вюрцита Борана и Лонсдалит (гексагональный бриллиант), хотя их практическое применение в настоящее время ограничено [17].
4. Как стоимость карбида вольфрама сравнивается с Diamond?
Карбид вольфрама, как правило, намного дешевле, чем бриллиант. Это делает его более рентабельным выбором для многих промышленных применений, где требуется экстремальная твердость [21].
5. Можно ли использовать карбид вольфрама в ювелирных изделиях, как бриллианты?
Да, карбид вольфрама все чаще используется в ювелирных изделиях, особенно в мужских обручальных группах. Он ценится за его долговечность, сопротивление царапин и современный внешний вид. Тем не менее, он не имеет такого же блеска или огня, как алмаз, поэтому он обычно не используется в качестве драгоценного камня [16].
Цитаты:
[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://www.fa.ihrcarbide.com/news/is-tungsten-carbide-stronger-lan-diamond/
[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[5] https://www.tungstenringsco.com/blog/2023/06/tungsten-vs-diamond/
[6] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html
[7] https://www.gemsociety.org/article/does-diamond-hardness-matter/
[8] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/
[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[10] https://www.rarecarat.com/blog/diamond-ring-tips/diamond-questions-we-ve-got-answers
[11] https://jewelrydepotusa.com/metal-comparison/
[12] https://www.retopz.com/57-frequarly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/superhard_material
[14] https://car
[15] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbedatasheet.pdf
[16] https://www.menstungstenonline.com/tungsten-diamond-two-hardest-materials-ghand-in-hand.html
[17] https://www.reddit.com/r/gemstones/comments/1ahga1f/what_gemstone_other_than_diamond_is_harder_than/
[18] https://en.wikipedia.org/wiki/diamond_industry
[19] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[20] https://www.minerals.net/mineral/diamond.aspx
[21] https://www.burdental.com/blog/comparison-of-dental-diamond-burs-and-lungsten-carbide-burs
[22] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+Carbide
[23] https://www.shutterstock.com/search/diamond-hardness
[24] https://triaticinc.com/blog/the-difference-betweed-diamond-core-bits-carbide/
[25] https://chemistry.stackexchange.com/questions/102971/why-can-a-diamond-be-broken-using-ahammer-if-it-the-hardest-wanatural-substance
[26] https://eagle-dental-burs.com/blogs/articles/diamond-vs-carbide
