İçerik Menüsü
● giriiş
● Sertliği Anlamak
>> Sertliğin tanımı
>> Sertliği Ölçme
>>> Mohs ölçeği
>>> Vickers Sertlik Testi
● Tungsten karbür: özellikler ve özellikler
>> Kompozisyon ve yapı
>> Tungsten karbürün sertliği
>> Tungsten karbür uygulamaları
● Elmas: En zor doğal madde
>> Oluşum ve yapı
>> Elmasın sertliği
>> Elmas uygulamaları
● Tungsten karbür ve elmas karşılaştırması
>> Sertlik karşılaştırması
>> Diğer mülk karşılaştırmaları
>>> Sertlik
>>> Termal iletkenlik
>>> Maliyet
● Sertliğin önemli olduğu uygulamalar
>> Endüstriyel kesme araçları
>> Sondaj ekipmanı
>> Aşınmaya dayanıklı kaplamalar
>> Takı
● Sertliği etkileyen faktörler
>> Saflık ve kompozisyon
>> Kristal yönelimi
>> Üretim süreci
● Sertlik hakkındaki yanılgılar
>> Sertlik yıkılmazlığa eşittir
>> Sertlik tek önemli mülktür
>> Tüm elmaslar eşit derecede zor
● Gelecekteki gelişmeler
>> Sentetik süper sert malzemeler
>> Nanokompozitler
● Çözüm
● SSS
>> 1. Tungsten karbür bir elmas çizebilir mi?
>> 2. Tungsten karbür neden bazı uygulamalarda elmas yerine kullanılır?
>> 3. Elmastan daha zor malzeme var mı?
>> 4. Tungsten karbürün maliyeti elmasla nasıl karşılaştırılır?
>> 5. Tungsten karbür elmas gibi mücevherlerde kullanılabilir mi?
● Alıntılar:
giriiş
Malzeme bilimi dünyası, her biri onları çeşitli uygulamalar için uygun hale getiren benzersiz özelliklere sahip büyüleyici maddelerle doludur. Bunlar arasında, Tungsten karbür ve elmas insanlık tarafından bilinen en zor malzemelerden ikisi olarak öne çıkıyor. Her ikisi de olağanüstü sertlikleri ve dayanıklılıkları için önemli bir dikkat çekti ve bu da endüstriyel ve tüketici uygulamalarında yaygın olarak kullanıma yol açtı. Bununla birlikte, yaygın bir soru genellikle ortaya çıkar: Tungsten karbür elmastan daha mı zor mu? Bu makale, bu sorguyu derinlemesine keşfetmeyi, bu iki dikkate değer malzemenin özelliklerini karşılaştırmayı ve kendi güçlü yönlerine ve uygulamalarına ışık tutmayı amaçlamaktadır.
Sertliği Anlamak
Tungsten karbür ve elmas arasındaki karşılaştırmaya girmeden önce, malzeme biliminde 'sertlik ' ile ne demek istediğimizi anlamak çok önemlidir.
Sertliğin tanımı
Sertlik, bir malzemenin tipik olarak girinti veya çizilmeden kaynaklanan lokalize deformasyona karşı direncinin bir ölçüsüdür. Bir malzemenin aşınma ve yıpranmaya ne kadar iyi dayanabileceğini ve çeşitli uygulamalara uygunluğunu belirleyen önemli bir özelliktir.
Sertliği Ölçme
Sertliği ölçmek için çeşitli ölçekler kullanılır, Mohs ölçeği ve Vickers sertlik testi en yaygın olanlar arasındadır.
Mohs ölçeği
Alman mineralogu Friedrich Mohs tarafından 1812 yılında geliştirilen Mohs ölçeği, malzemelerin sertliğini 1'den 10'a kadar derecelendirir. Her sayı, bir malzemenin ölçekte daha düşük derecelendirilmiş malzemeleri çizme yeteneğini temsil eder.
Vickers Sertlik Testi
Vickers sertlik testi, sertliğin daha hassas bir ölçümünü sağlar. Elmas şeklindeki bir girintiyi bilinen bir kuvvete sahip bir malzemeye bastırmayı ve ortaya çıkan girinti boyutunu ölçmeyi içerir.
Tungsten karbür: özellikler ve özellikler
Tungsten karbür, 1: 1 oranında tungsten ve karbon atomlarının bir bileşiğidir. Olağanüstü sertliği ve aşınma direnci ile bilinir, bu da onu çeşitli endüstriyel uygulamalar için popüler bir seçim haline getirir.
Kompozisyon ve yapı
Tungsten karbür tipik olarak bir bağlayıcı malzeme, genellikle kobalt tarafından bir arada tutulan tungsten karbür tanelerinden oluşur. Bu kompozisyon ona sertlik ve tokluğun eşsiz bir kombinasyonunu verir [1].
Tungsten karbürün sertliği
MOHS ölçeğinde, tam bileşimine bağlı olarak Tungsten karbür 8.5 ve 9.5 arasında oranlardır [2]. Bu, bilinen en zor malzemelerin arasına yerleştirin, ikincisi sadece elmas dahil birkaç maddeye.
Tungsten karbür uygulamaları
Sertliği ve aşınma direnci nedeniyle, Tungsten Carbide şu şekilde kullanılır:
1. Metal işleme için kesme araçları
2. Madencilik ve sondaj ekipmanı
3. Makinelerde aşınmaya dayanıklı bileşenler
4. Takı ve saat yapımı
Elmas: En zor doğal madde
Bir karbon allotropu olan elmas, dünyada doğal olarak oluşan en zor madde olarak ünlüdür.
Oluşum ve yapı
Elmaslar aşırı basınç ve sıcaklık koşulları altında Dünya'nın derinliklerinde oluşur. Kristal yapıları, her karbon atomu tetrahedral bir düzenlemede diğer dört kişiye bağlanmış, olağanüstü sertliklerine katkıda bulunur [7].
Elmasın sertliği
Diamond, Mohs ölçeğinin üstünde 10 puanla oturur. Vickers ölçeğinde, elmasın 10.000 HV'ye kadar sertlik değeri olabilir, ancak bu belirli elmasa bağlı olarak değişebilir [7] [18].
Elmas uygulamaları
Elmaslar şunlarda kullanılır:
1. Kesme ve öğütme aletleri
2. Yüksek basınçlı deneyler
3. Takı
4. Bazı elektronik uygulamalar
Tungsten karbür ve elmas karşılaştırması
Artık her iki malzemenin özelliklerini araştırdığımıza göre, sertlik ve diğer ilgili özellikler açısından tungsten karbür ve elmas ile doğrudan karşılaştıralım.
Sertlik karşılaştırması
Her iki malzeme de son derece zor olsa da, elmas gerçekten de tungsten karbürden daha zordur. MOHS ölçeğinde, elmas 10 oranında olurken, Tungsten karbür tipik olarak 8.5 ve 9.5 [2] [7] arasında değer verir.
Diğer mülk karşılaştırmaları
Sertlik
Elmas daha zor olsa da, Tungsten karbür genellikle daha zordur. Sertlik, bir malzemenin kırılmadan önce enerjiyi emme yeteneğini ifade eder. Tungsten karbürün sert karbür tanelerinin zor karbür tanelerinin kompozit yapısı, elmasa kıyasla üstün sertlik sağlar [1] [18].
Termal iletkenlik
Diamond, Tungsten karbürden daha yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir. Bu özellik, kesme aletlerinde ısı dağılması için elmasını mükemmel hale getirir [18].
Maliyet
Tungsten karbür genellikle elmastan daha ucuzdur, bu da aşırı sertliğin gerekli olduğu, ancak elmas seviyesi sertliğin gerekli olmadığı birçok uygulama için daha uygun maliyetli bir seçim haline getirir [21].
Sertliğin önemli olduğu uygulamalar
Hem tungsten karbür hem de elmasın aşırı sertliği, aşınma direncinin çok önemli olduğu çeşitli uygulamalarda onları değerli kılar.
Endüstriyel kesme araçları
Her iki malzeme de kesme aletlerinde, ancak farklı amaçlar için kullanılır. Tungsten karbür genellikle metal kesme için kullanılırken, elmas seramik veya diğer elmaslar gibi son derece sert malzemeleri kesmek için tercih edilir [24].
Sondaj ekipmanı
Petrol ve gaz endüstrisinde, her iki malzeme de matkap bitlerinde kullanılır. Elmas genellikle sert kaya oluşumları yoluyla delme için polikristalin elmas kompakt (PDC) bitleri şeklinde kullanılır [4].
Aşınmaya dayanıklı kaplamalar
Her iki malzeme de çeşitli bileşenlerin aşınma direncini artırmak için kaplamalar olarak kullanılabilir. Elmas benzeri karbon (DLC) kaplamalar bazı uygulamalarda özellikle popülerdir [18].
Takı
Elmaslar geleneksel olarak ince mücevherlerde kullanılırken, Tungsten karbür, dayanıklılığı ve çizik direnci nedeniyle erkeklerin alyansları için son yıllarda popülerlik kazanmıştır [16].
Sertliği etkileyen faktörler
Hem tungsten karbür hem de elmasın sertliğinin çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebileceğini belirtmek önemlidir:
Saflık ve kompozisyon
Tungsten karbür için, tungsten'in karbona oranı ve kullanılan bağlayıcı malzemenin tipi ve miktarı sertliğini etkileyebilir. Elmaslar için, kristal yapıda safsızlıkların veya kusurların varlığı sertliği etkileyebilir [1] [18].
Kristal yönelimi
Elmaslarda, sertlik kristal yönüne bağlı olarak biraz değişebilir. Kristal içindeki bazı yönler diğerlerinden biraz daha zordur [18].
Üretim süreci
Sentetik elmaslar ve tungsten karbür için üretim süreci son sertliği etkileyebilir. Sinterleme sıcaklığı ve basınç gibi faktörler nihai ürünün özelliklerini etkileyebilir [6].
Sertlik hakkındaki yanılgılar
Maddi sertlik hakkında ele alınmaya değer birkaç yaygın yanılgı vardır:
Sertlik yıkılmazlığa eşittir
Hem tungsten karbür hem de elmas son derece zor olsa da, ikisi de yıkılamaz. Her ikisi de kırılabilir veya yeterli kuvvetle yontulabilir [10] [18].
Sertlik tek önemli mülktür
Sertlik birçok uygulama için çok önemli olsa da, sertlik, termal iletkenlik ve maliyet gibi diğer özellikler, belirli bir kullanım için bir malzeme seçerken genellikle eşit derecede önemlidir [21] [24].
Tüm elmaslar eşit derecede zor
Doğal elmaslar, oluşum koşullarına ve safsızlıkların varlığına bağlı olarak sertlikte değişebilir. Doğal elmaslardan daha zor olan bazı sentetik elmaslar bile yaratılmıştır [13].
Gelecekteki gelişmeler
Malzeme bilimi araştırmaları, maddi sertlik açısından mümkün olanın sınırlarını zorlamaya devam ediyor:
Sentetik süper sert malzemeler
Bilim adamları, elmasını sertlikte aşabilecek yeni sentetik malzemeler geliştirmeye çalışıyorlar. Wurtzite bor nitrür ve lonsdaleit (altıgen elmas) gibi malzemeler bu alanda umut vaat etmektedir [17].
Nanokompozitler
Araştırmacılar, elmas veya tungsten karbür gibi malzemelerin sertliğini diğer malzemelerin tokluğu ile birleştiren ve potansiyel olarak optimal özellik dengesine sahip maddeler yaratan nanokompozit malzemeleri araştırıyorlar [6].
Çözüm
Sonuç olarak, Tungsten karbür gerçekten insan tarafından bilinen en zor malzemelerden biri olsa da, elmastan daha zor değil. Diamond, Tungsten Carbide'nin 8.5-9.5'ine kıyasla MOHS sertliği ile doğal olarak oluşan en zor madde olmaya devam ediyor. Ancak bu, elmasın tüm uygulamalar için her zaman daha iyi bir seçim olduğu anlamına gelmez. Tungsten Carbide'ın aşırı sertlik ve üstün tokluk kombinasyonu, Diamond'ın kırılganlığının bir dezavantaj olabileceği birçok endüstriyel ve tüketici uygulaması için idealdir.
Tungsten karbür ve elmas arasındaki seçim, beklenen aşınma türü, malzemenin kullanılacağı çevre ve maliyet hususları gibi faktörler de dahil olmak üzere uygulamanın özel gereksinimlerine iner. Her iki malzeme de kesme aletlerinden ve sondaj ekipmanlarından üst düzey mücevherlere kadar çeşitli endüstrilerde önemli roller oynamaya devam ediyor.
Malzeme bilimi ilerlemeye devam ettikçe, Diamond'ın sertlik ölçeğinin üst kısmındaki konumuna meydan okuyan yeni süper sert malzemelerin gelişimini görebiliriz. Bununla birlikte, şimdilik, Tungsten karbür kendi başına çok yönlü ve son derece değerli bir materyal olarak takip edilen tungsten karbür ile tacını en zorlu doğal madde olarak koruyor.
SSS
1. Tungsten karbür bir elmas çizebilir mi?
Hayır, tungsten karbür bir elmas çizemez. Elmas, Mohs ölçeğinde (10'a karşı 8.5-9.5) Tungsten karbürden daha zordur, yani elmas tungsten karbürü çizebilir, ancak tam tersi değildir [2] [7].
2. Tungsten karbür neden bazı uygulamalarda elmas yerine kullanılır?
Tungsten karbür, daha düşük maliyeti, daha fazla tokluğu ve daha kolay üretilebilirliği nedeniyle elmas yerine genellikle kullanılır. Özellikle aşırı sertliğin gerekli olduğu uygulamalarda yararlıdır, ancak elmas seviyesi sertlik gerekli değildir [21] [24].
3. Elmastan daha zor malzeme var mı?
Elmas en zor doğal malzeme olsa da, daha zor olabilecek bazı sentetik malzemeler oluşturulmuştur. Bunlar arasında wurtzit bor nitrür ve lonsdaleit (altıgen elmas) bulunmaktadır, ancak pratik uygulamaları şu anda sınırlıdır [17].
4. Tungsten karbürün maliyeti elmasla nasıl karşılaştırılır?
Tungsten karbür genellikle elmastan çok daha ucuzdur. Bu, aşırı sertliğin gerekli olduğu birçok endüstriyel uygulama için daha uygun maliyetli bir seçim haline getirir [21].
5. Tungsten karbür elmas gibi mücevherlerde kullanılabilir mi?
Evet, Tungsten karbür mücevherlerde, özellikle erkek alyanslarında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Dayanıklılığı, çizik direnci ve modern görünümü için değerlidir. Bununla birlikte, elmasla aynı parlaklığa veya ateşe sahip değildir, bu nedenle tipik olarak bir değerli taşı olarak kullanılmaz [16].
Alıntılar:
[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-tronger-than-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-dness.html
[7] https://www.gemsociety.org/article/does-idiamond-hardness-matt/
[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-ve-got-swers
[11] https://jewelrydepotusa.com/metal-comparison/
[12] https://www.retopz.com/57-increyeled-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/superhard_material
[14] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[15] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[16] https://www.menstungstenonline.com/tungsten-diamond-two-hardest-materials-go-hand-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/minal/diamond.aspx
[21] https://www.burdental.com/blog/comparison-of-intaliamond-durs-and-tungsten-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-ifference-beton-diamond-core-bits-carbide/
[25] https://chemistry.stackexchange.com/questions/102971/why-can-a-iamond-ben-using-a-a-hammer-if-it-the-Thardest-natural-sumance
[26] https://eagle-intal-burs.com/blogs/articles/diamond-vs-carbide
