Контент меню
● Введение в карбид вольфрама
● Понимание плотности: основы
>> Почему плотность имеет значение
● Плотность карбида вольфрама: ключевые фигуры
>> Чистый карбид вольфрама (WC)
>>> Таблица: плотность карбида вольфрама и связанных с ними материалов
>> Цементированные карбид
● Факторы, влияющие на плотность карбида вольфрама
>> Процесс производства и его влияние
● Методы измерения плотности
>> Принцип Архимеда
>> Гелийская пикнометрия
>> Рентгеновская компьютерная томография
● Сравнение: карбид вольфрама против других материалов
● Приложения, где плотность имеет значение
>> Режущие инструменты
>> Добыча и бурение
>> Аэрокосмическая и защита
>> Носить детали
>> Ювелирные изделия и роскошь товары
● Микроструктура и кристаллическая структура
>> Атомная структура
● Экологические и экономические соображения
>> Доступность ресурсов
>> Переработка и устойчивость
>> Последствия затрат
● Проблемы в работе с карбидом вольфрама
>> Обработка и формирование
>> Присоединение и сборка
>> Бриттлис
● Заключение
● FAQ: Часто задаваемые вопросы о плотности карбида вольфрама
>> 1. Какова точная плотность карбида чистого вольфрама?
>> 2. Как плотность карбида вольфрама сравнивается с чистым вольфрамами?
>> 3. Почему плотность цементированного карбида различается?
>> 4. Сделает ли высокая плотность карбида вольфрама лучше для промышленных инструментов?
>> 5. Как плотность карбида вольфрама измеряется в промышленности?
● Цитаты:
Карбид вольфрама стоит как один из самых замечательных материалов в современной инженерии, ценится за его исключительную твердость, износостойкость и впечатляющую плотность. Но что именно такое плотность карбид вольфрама , и почему это так важно в промышленных и научных приложениях? Эта всеобъемлющая статья углубляется в плотность карбида вольфрама, исследуя его физические свойства, как она сравнивается с другими материалами, и его значение в различных отраслях. Попутно мы проиллюстрируем ключевые понятия с диаграммами и изображениями, чтобы улучшить понимание.
Введение в карбид вольфрама
Карбид вольфрама (WC) представляет собой химическое соединение, состоящее из равных частей вольфрамовых атомов и атомов углерода. Он известен своей крайней твердостью, высокой темой плавления и замечательной сопротивлением износу и коррозии. Эти атрибуты делают его незаменимым в отраслях, начиная от металлообработки и добычи до аэрокосмической промышленности и защиты.
Карбид вольфрама-это не металл, а керамическое соединение, которое часто сочетается с металлическими связующими с образованием цементированных карбидов. Его уникальная комбинация свойств возникает из -за сильных ковалентных связей между атомами вольфрама и углерода, а также плотной упаковки атомов в ее кристаллической решетке.
Понимание плотности: основы
Плотность является фундаментальным физическим свойством, определенным как масса на единицу объема, обычно выражается в граммах на кубический сантиметр (G/см3;) или килограммы на кубический метр (кг/мл;). Для твердых веществ, таких как карбид вольфрама, плотность является прямым индикатором того, как плотные атомы упакованы в структуре материала.
Формула:
Плотность = масса/объем
Более высокая плотность означает, что больше массы упаковано в заданный объем, что часто приводит к большей прочности и стабильности в инженерных приложениях.
Почему плотность имеет значение
- Производительность: Материалы высокой плотности обычно обеспечивают большую инерцию, стабильность и сопротивление деформации.
- Долговечность: более плотные материалы с меньшей вероятностью будут проникать или изношенные, что делает их идеальными для резки, бурения и устойчивых к износу.
- Расчетные соображения: плотность влияет на вес компонентов, что имеет решающее значение в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная инженерия.
Плотность карбида вольфрама: ключевые фигуры
Чистый карбид вольфрама (WC)
- Плотность: наиболее широко цитируемое значение для чистого карбида вольфрама составляет 15,6 г/см3;.
- Диапазон: в зависимости от производственного процесса и наличия связующих или добавок, плотность может варьироваться от 13,4 до 15,7 г/см3;.
Таблица: Плотность карбида вольфрама и связанных материалов Плотность
| материала |
(г/см3;) |
| Вольфрам |
19.3 |
| Карбид вольфрама (WC) |
15.6 |
| Сталь |
7.8 |
| Титан |
4.5 |
| Золото |
19.3 |
| Вести |
11.4 |
Как показано, карбид вольфрама значительно плотнее, чем сталь или титан, но менее плотный, чем чистый вольфрамовый или золотой.
Цементированные карбид
Карбид вольфрама часто используется в качестве композитного материала, где зерна WC цементируются вместе с металлом связующего (обычно кобальт или никель):
- Вольфрамовый кобальт (YG). Например:
- YG6: 14,5–14,9 г/см3;
- YG15: 13,9–14,2 г/см3;
- YG20: 13,4–13,7 г/см3;
-Вольфрам-титано-кобальт (YT).
- yt5: 12,5–13,2 г/см3;
- YT14: 11.2–12.0 г/см3;
- YT15: 11.0–11,7 г/см3;
-вольфрамовый титаний-тантал/ниобий (YW).
- YW1: 12,6–13,5 г/см3;
- YW2: 12,4–13,5 г/см3;
- YW3: 12,4–13,3 г/см3;
Присутствие связующих и других карбидов снижает общую плотность по сравнению с чистым WC.
Факторы, влияющие на плотность карбида вольфрама
Несколько факторов влияют на конечную плотность карбида вольфрамовых карбидов:
- Содержание связующего: более высокое содержание кобальта или никеля снижает общую плотность, так как эти металлы легче, чем WC.
- Аддитивные карбиды: включение титана, тантала или карбидов ниобия еще больше снижает плотность.
- Пористость: методы изготовления, которые вводят больше пор, уменьшат плотность.
- Размер зерна и спекание: более тонкие зерна и оптимальное спекание могут помочь достичь более высокой плотности за счет уменьшения пустот.
Процесс производства и его влияние
Продукты карбида вольфрама обычно производятся с помощью порошковой металлургии. Процесс включает смешивание тонкого порошка WC с связующим, прижимая смесь в форму, а затем спекаю его при высоких температурах. Степень уплотнения во время спекания напрямую влияет на конечную плотность.
- Горячее изостатическое прессование (бедра): этот метод может дополнительно увеличить плотность, оказывая давление во время спекания, закрывая остаточные поры и достигая почти теоретической плотности.
Методы измерения плотности
Принцип Архимеда
Наиболее распространенным методом измерения плотности карбида вольфрама является принцип Архимеда. Образец взвешивается в воздухе, а затем в жидкости (обычно воде), и разница в весе используется для расчета смещенного объема и, следовательно, плотности.
Шаги:
1. Взвесьте сухой образец в воздухе.
2. Погрузите образец в воду и снова весите.
3. Рассчитайте объем перемещения воды (равный объему образца).
4. Используйте формулу:
Плотность = масса в воздухе/объеме перемещения
Гелийская пикнометрия
Для очень точных измерений, особенно для порошков или пористых образцов, используется пикнометрия гелия. Гелийский газ проникает даже на самые маленькие поры, обеспечивая точное измерение истинного объема.
Рентгеновская компьютерная томография
Расширенные методы визуализации, такие как рентгеновская компьютерная томография (КТ), могут визуализировать внутреннюю пористость и структуру, помогая в расчетах плотности и контроле качества.
Сравнение других материалов
| . |
вольфрама |
против |
: |
карбид |
| Плотность (g/cm³) |
15.6 |
19.3 |
7.8 |
4.5 |
| Твердость (МОС) |
9–9.5 |
7.5 |
4–4.5 |
4 |
| Температура плавления (° C) |
2870 |
3422 |
1370 |
1668 |
Как показывает таблица, карбид вольфрама намного плотнее и сильнее стали или титана, но менее плотный, чем чистый вольфрамовый.
Приложения, где плотность имеет значение
Высокая плотность карбида вольфрама имеет решающее значение в приложениях, где масса и стабильность необходимы:
Режущие инструменты
Высокая плотность обеспечивает устойчивость к стабильности и вибрации при высокоскоростной обработке. Карбидные режущие инструменты вольфрама сохраняют свою форму и резкость даже при экстремальных силах.
Добыча и бурение
Плотные, твердые кусочки могут проникнуть в скалу и выдерживать истирание. Карбид вольфрама-это материал, выбираемый для буровых битов, добычи и износостойких компонентов.
Аэрокосмическая и защита
Используется для противовесов, снарядов и боеприпасов для брони. Сочетание плотности и твердости позволяет создавать компактные, тяжелые детали, которые могут противостоять экстремальным условиям.
Носить детали
Подшипники, сопла и клапаны извлекают выгоду из долгого срока службы из-за устойчивости к износу, управляемой плотностью. Высокая плотность карбида вольфрама делает его идеальным для компонентов, которые должны противостоять эрозии, истиранию и воздействию.
Ювелирные изделия и роскошь товары
Гефт и долговечность карбида вольфрама сделали его популярным в ювелирных изделиях, особенно в кольцах и часах. Его плотность придает ему существенное ощущение и сопротивление царапинам.
Микроструктура и кристаллическая структура
Карбид вольфрама кристаллизуется в гексагональной структуре, с каждым атом вольфрама, окруженным шестью атомами углерода. Эта плотная атомная упаковка является ключевой причиной его высокой плотности и твердости.
Атомная структура
- Структура WC: каждый атом вольфрамового вольфрама связан с шестью атомами углерода в тригональном призматическом расположении.
- Связывание: сильные ковалентные связи между атомами вольфрама и углерода способствуют замечательным свойствам материала.
Экологические и экономические соображения
Доступность ресурсов
Вольфрам является относительно редким элементом, а его извлечение является энергоемкостью. Крупные производители включают Китай, Россию и Канаду. Нехватка и геополитическая концентрация вольфрамовых ресурсов может повлиять на предложение и цену продуктов карбида вольфрама.
Переработка и устойчивость
Из -за его высокой стоимости карбид вольфрама широко переработан. Карбид лома собирается, обрабатывается и перегружается в новые продукты, снижая спрос на вольфрамовый вольфраг и минимизацию воздействия на окружающую среду.
Последствия затрат
Высокая плотность и производительность карбида вольфрамового карбида стоят по цене. Он значительно дороже, чем сталь или титан, но его долговечность и долговечность часто оправдывают инвестиции в требовательные приложения.
Проблемы в работе с карбидом вольфрама
Обработка и формирование
Твердость и плотность карбида вольфрамового карбида мешают машине с использованием обычных методов. Инструменты специализированного алмаза или кубического нитрида бора (CBN) необходимы для формирования и отделки.
Присоединение и сборка
Сварка вольфрамового карбида сложно из -за высокой температуры плавления и хрупкости. Пайская и механическое крепление чаще используются для сборки компонентов карбида.
Бриттлис
Несмотря на плотность и твердость, карбид вольфрама является относительно хрупким по сравнению с такими металлами, как сталь. Это ограничивает его использование в приложениях, где сопротивление воздействия имеет решающее значение.
Заключение
Плотность карбида вольфрама - типично около 15,6 г/см3; Эта высокая плотность в сочетании с исключительной твердостью и износостойкой устойчивостью лежит в основе его широкого использования в требовании промышленного применения. Будь то чистое соединение или в цементированных композитах с связующими, плотность карбида вольфрама является ключевым свойством, на которое инженеры и производители полагаются на производительность, долговечность и точность.
От ручных инструментов и добычи добычи до аэрокосмических компонентов и украшений, плотность карбида вольфрама является центральной для его стоимости и универсальности. Понимание того, как измеряется плотность, какие факторы влияют на это и как она сравнивается с другими материалами, помогает инженерам, дизайнерам и потребителям принимать обоснованные решения об этом замечательном материале.
FAQ: Часто задаваемые вопросы о плотности карбида вольфрама
1. Какова точная плотность карбида чистого вольфрама?
Плотность карбида чистого вольфрама (WC) составляет приблизительно 15,6 г/см3;. Это значение может немного различаться в зависимости от кристаллической структуры и условий производства, но оно широко распространено в качестве стандартной фигуры.
2. Как плотность карбида вольфрама сравнивается с чистым вольфрамами?
Чистый вольфрам плотнее, с плотностью 19,3 г/см3;, по сравнению с 15,6 г/см 3,6 г/см 3;. Добавление углерода с образованием WC уменьшает общую плотность, но карбид вольфрама остается намного плонее, чем большинство инженерных металлов.
3. Почему плотность цементированного карбида различается?
Цементированные карбиды представляют собой композиты, изготовленные путем комбинирования порошка карбида вольфрама с такими связями, как кобальт или никель. Плотность уменьшается по мере увеличения доли более легкого связующего или когда добавляются другие карбиды (например, карбид титана). Таким образом, цементированная плотность карбида может варьироваться от 11,0 до 15,0 г/см3; в зависимости от композиции.
4. Сделает ли высокая плотность карбида вольфрама лучше для промышленных инструментов?
Да. Высокая плотность обеспечивает большую стабильность, вибрационную сопротивление и срок службы износа при резке, бурении и устойчивых к износостойкому. Это также позволяет создавать более компактные, тяжелые детали в аэрокосмической и оборонной приложениях.
5. Как плотность карбида вольфрама измеряется в промышленности?
Плотность обычно измеряется с использованием принципа Архимеда, где масса образца делится на объем, который он вытесняет в жидкости. Этот метод учитывает любую пористость и обеспечивает точную плотность для контроля качества в производстве.
Цитаты:
[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-frequarly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[15] https://www.wolframcarbide.com/tungsten-carbide-density-and-uses-of-different-cement-cemped-crade-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-smietific-11388808?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.sciendirect.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-smientific/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_polishing_tungsten_carbide_cube/
[38] https://www.sciendirect.com/science/article/pii/s0263436823002019
[39] https://www.atomic-cale-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-comprehany-guide/
[48] https://www.hdtools.com.tw/faq.htm
[49] https://www.sciendirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/tungsten-carbide
[50] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[51] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
