Menu i përmbajtjes
> Prezantim
> Kimia e karbidit të tungstenit
>> Blloqe ndërtimi elementar
>>> Shpërndarje peshe
>> Gjashtëkëndor
>>> Metrikat kryesore strukturore
>> Kub β-wc
>> Madhësia dhe performanca e grurit
> Roli i lidhësve: karbid i çimentuar
>> Pse lidhësit kanë rëndësi
>>> Krahasimi i lidhësit
>> Strukturat e graduara
> Proces prodhimi
>> Hapi 1: Prodhimi i pluhurit
>> Hapi 2: Përzierja dhe mulliri
>> Hapi 3: Shtypja
>> Hapi 4: Sintering
>> Përpunim pas
> Karakteristikat fizike dhe mekanike
>> Ngurtësia kundrejt tregtisë së ashpërsisë
>> Stabilitet termik
>> Përçueshmëri elektrike
> Aplikime nëpër industri
>> Mjete të prerjes industriale
>> Miniera dhe ndërtimi
>> Hapësirë ajrore
>> Mjekësor
>> Mallra për konsum
> Tendencat dhe risitë e ardhshme
>> Prodhim shtesë
>> Praktikat e qëndrueshme
>> Karbide nano-strukturuar
> Përfundim
> Pyetjet e bëra më shpesh (FAQ)
>> 1. Pse është karbidi i tungstenit më i vështirë se çeliku?
>> 2. A mund të ndryshket tungsten karbid?
>> 3. Si riciklohet karbidi i tungstenit?
>> 4. Cili është ndryshimi midis WC dhe Diamond?
>> 5. A është toksike tungsten karbid?
> Citimet:
Prezantim
Tungsten Carbide është një përbërje binare e tungstenit (W) dhe karbonit (C), por shërbimi i tij në botën reale qëndron në formën e tij të përbërë: karbid i çimentuar. Ky material mbizotëron industritë që kërkojnë qëndrueshmëri ekstreme, nga hapësira ajrore në bizhuteri. Duke analizuar përbërjen e saj, ne zbulojmë pse tejkalon çelikun, qeramikën dhe madje edhe diamante në aplikime specifike.
Kimia e karbidit të tungstenit
Blloqe ndërtimi elementar
Formula e Tungsten Carbide, WC, pasqyron një raport atomik 1: 1. Sidoqoftë, shpërndarja e peshës tërhiqet shumë drejt tungstenit për shkak të masës së saj të lartë atomike (183.84 g/mol vs 12.01 g/mol për karbon).
Shpërndarje peshe
- Tungsten (W): 93–94%
- Karboni (C): 6–6.1%
- elemente gjurmë: hekuri
Gjashtëkëndor
Forma e qëndrueshme në temperaturën e dhomës përmban një grilë gjashtëkëndore ku çdo atom i tungstenit është i rrethuar nga gjashtë atome karboni në një prizëm trigonal.
Metrikat kryesore strukturore
- Gjatësia e lidhjes W -C: 220 pasdite
- Hapësira e shtresave: 284 pasdite midis shtresave të tungstenit.
Kub β-wc
Një fazë kub e metastabile formohet mbi 2530 ° C, por me shpejtësi kalon përsëri në gjashtëkëndor pas ftohjes.
Madhësia dhe performanca e grurit
- kokrra të imëta (0,5–1 μm): ngurtësi më e lartë, e përshtatshme për mjete precize.
- Kokrra të trashë (5-10 μm): Fortësi më e mirë e frakturës, ideale për mjetet e minierave.
Roli i lidhësve: karbid i çimentuar
Pse lidhësit kanë rëndësi
WC e pastër është e brishtë. Shtimi i metaleve të lidhësit 5-25% (p.sh., kobalti, nikeli) krijon një matricë të dukshme që mban kokrra WC së bashku, duke mundësuar përpunimin dhe rezistencën e ndikimit.
Krahasimi i Binder
| të Binder |
Avantazheve |
Kufizimeve të |
| Bashkëbutor |
Qevelueshmëria e lartë, me kosto efektive |
Rezistencë e dobët e korrozionit |
| Ni |
Rezistent ndaj korrozionit |
Ashpërsi më e ulët se bashkë |
| Ni-cr |
Rezistenca e zgjeruar e oksidimit |
Kosto më e lartë |
Strukturat e graduara
Karbidët e çimentuar të përparuar përdorin modele të graduara funksionale:
- Shtresa sipërfaqësore: WC e lartë (94%) për rezistencën e konsumit.
- Bërthamë: Lidhës më i lartë (15-20%) për thithjen e shokut.
Proces prodhimi
Hapi 1: Prodhimi i pluhurit
- Lëndët e para: oksidi i tungstenit (WO₃) ose paratungstati i amonit (APT).
- Reduktimi: Hidrogjeni zvogëlon WO₃ në pluhurin e tungstenit në 700-1000 ° C.
- Karburizimi: Karboni i zi reagon me tungsten në 1400-1600 ° C.
Hapi 2: Përzierja dhe mulliri
Pluhuri WC është i bashkuar me metale lidhës dhe aditivë organikë (parafinë, PEG) për të siguruar homogjenitet.
Hapi 3: Shtypja
- Shtypja uniaxiale: Për forma të thjeshta (p.sh., fut).
- Shtypja e ftohtë izostatike (CIP): Për gjeometri komplekse.
Hapi 4: Sintering
- Sinterimi i vakumit: parandalon oksidimin në 1400-1600 ° C.
- Shtypja e nxehtë izostatike (HIP): Rrit densitetin dhe eliminon porozitetin.
Përpunim pas
- bluarje: Rrotat e diamantit arrijnë saktësi të nivelit të mikron.
- Veshje: Depozitimi i Vaporit Fizik (PVD) shton shtresa kallaji ose al₂o₃ për performancën e zgjeruar.
Karakteristikat fizike dhe mekanike
Ngurtësia kundrejt tregtisë së ashpërsisë
- Fortësia: Varg nga 1300 HV (lidhës i lartë) deri në 2600 HV (lidhës i ulët).
- Fortësia e frakturës: 8–15 MPa · M⊃1;/⊃2;, në varësi të përmbajtjes së lidhësit.
Stabilitet termik
- Rezistenca e oksidimit: e qëndrueshme deri në 500 ° C në ajër; degradon në wo₃ mbi 600 ° C.
- Përçueshmëri termike: 110 w/m · k (superiore ndaj çelikut), duke mundësuar shpërndarjen e nxehtësisë në mjetet e prerjes.
Përçueshmëri elektrike
WC është përçuese elektrike (rezistenca ~ 0.2 μΩ · m), duke lejuar përpunimin elektro-shkarkues (EDM).
Aplikime nëpër industri
Mjete të prerjes industriale
- Futjet: Notat e veshura WC-Co mbizotërojnë kthimin, mullirimin dhe shpimin.
- Sharrat rrethore: Kompozitat dhe metalet e prerë me dhëmbë WC.
Miniera dhe ndërtimi
- Bitet e stërvitjes: WC me kokrrizë të trashë i reziston gërryerjes së shkëmbit.
- Makineritë e mërzitshme të tunelit: Dhëmbët WC në kokat e prestarit.
Hapësirë ajrore
- Blades turbinë: Veshjet WC mbrojnë kundër erozionit.
- Gypat e raketave: Stabiliteti i temperaturës së lartë.
Mjekësor
- Mjetet kirurgjikale: Veshjet WC-CR₃C₂ zvogëlojnë ngjitjen bakteriale.
- Burs dentare: bluarja e saktësisë së smaltit.
Mallra për konsum
-Bizhuteri: Unaza WC Hypoallergenic (Ni-Binder-Free).
- Pajisjet sportive: Klubi i golfit fut për qëndrueshmëri.
Tendencat dhe risitë e ardhshme
Prodhim shtesë
- Jetting Binder: Pjesë WC të shtypura 3D me gjeometri komplekse.
-Fusion i shtratit të pluhurit lazer: Përbërësit WC-NI me densitet të lartë për hapësirën ajrore.
Praktikat e qëndrueshme
- Riciklimi: rikuperimi i kobaltit dhe tungstenit nga karbidi i skrapit.
- Lidhësit alternative: lidhjet e nikelit të hekurt për të zvogëluar varësinë e kobaltit.
Karbide nano-strukturuar
- Nano-WC (50-100 nm): 20% ngurtësi më e lartë se notat konvencionale.
- WC i përforcuar me grafen: Fortësi e përmirësuar e frakturës.
Përfundim
Përbërja e Tungsten Carbide - 94% tungsten dhe 6% karbon - i beson kompleksitetit të tij. Përmes lidhjes strategjike me lidhës si kobalti, ajo arrin një ekuilibër të ngurtësisë dhe ashpërsisë së pakrahasueshme nga shumica e materialeve. Risitë në prodhimin e aditivëve dhe inxhinierinë e nano premtojnë të zgjerojnë më tej aplikimet e tij, duke forcuar rolin e tij si një linçë e industrisë moderne.
Pyetjet e bëra më shpesh (FAQ)
1. Pse është karbidi i tungstenit më i vështirë se çeliku?
Obligacionet kovalente W -C të WC janë më të forta se lidhjet metalike në çelik. Grilat e saj gjashtëkëndore gjithashtu i rezistojnë lëvizjes së zhvendosjes.
2. A mund të ndryshket tungsten karbid?
WC i pastër është rezistent ndaj korrozionit, por notat e lidhura me kobalt mund të oksidohen në mjedise acidike. Lidhësit e nikelit përmirësojnë rezistencën ndaj korrozionit.
3. Si riciklohet karbidi i tungstenit?
Scrap Carbide është grimcuar, oksidohet në Wo₃ dhe zvogëlohet përsëri në tungsten. Kobalti rikuperohet përmes hidrometalurgjisë.
4. Cili është ndryshimi midis WC dhe Diamond?
Diamanti (10 Mohs) është më i vështirë se WC (9-9.5 Mohs), por WC tejkalon diamantin në aplikimet me temperaturë të lartë (> 600 ° C).
5. A është toksike tungsten karbid?
Pluhuri i WC është i rrezikshëm nëse thithet, por pjesët e sintetizuara janë biologjikisht inerte. Notat e lidhura me nikel shmangin shqetësimet e toksicitetit të lidhura me kobaltin.
Citimet:
[1] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[2] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[3] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[4] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/
[5] https://www.totalmateria.com/en-us/articles/tungsten-carbide-metals-1/
[6] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[7] https:
[8] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[9] https:
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[11] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[12] https:
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg
[14] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
[15] https:
[16] https:
[17] https:
[18] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[19] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-tungsten-carbide/
[20] https://carbosistem.com/en/tungsten-carbide/
[21] https://www.hitechseals.com/includes/pdf/tungsten_carbide.pdf
[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide
[23] https://www.harcourt.co/overview_document/tungsten%20carbide%20data%20sheet.pdf
[24] https://www.woksal.com/dokumenta/woksal-hard-metal.pdf
[25] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide
[26] https:
[27] https://next-gen.materialsproject.org/materials/MP-1894
[28] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide
[29] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[30] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-_w2c
[31] https://rrcarbide.com/understanding-tungsten-carbide-composition-uses-and-expertise/
[32] https:
[33] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/grade-chart
[34] http://www.machiningtech.com/tungsten-carbide-gart-chart.html
[35] https://www.hyperionmt.com/en/products/carbide-rolls/grade-data/
[36] https:
[37] https:
[38] https://commons.wikimedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg
[39] https://www.sciedirect.com/science/article/pii/S0263436823002019
[40] https:
[41] https:
[42] https://www.atomic-scale-physics.de/lattice/struk/bh.html
[43] https:
[44] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news
[45] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[46] https://tuncomfg.com/about/faq/
[47] https:
[48] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[49] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
[50] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-verview/
[51] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[52] https:
[53] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[54] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
