Меню вмісту
● Розуміння карбіду вольфраму: композиція та структура
● Фізичні властивості, пов'язані з масою
>> Щільність карбіду вольфраму
>> Масовий розрахунок від щільності та обсягу
● Хімічні та механічні властивості, що впливають на масу
>> Склад та сплавки
>> Твердість і сила
● Промислові програми та масові міркування
>> Ріжучі інструменти та опір зносу
>> Покриття та композитні матеріали
● Розширені методи виготовлення карбіду вольфраму
● Вплив на навколишнє середовище та переробка карбіду вольфраму
● Інновації в композитах карбіду вольфраму
● Безпека та обробка міркувань
● Майбутні тенденції та програми
● Висновок
● Часті запитання (FAQ)
>> 1. Яка молекулярна маса карбіду вольфраму?
>> 2. Який діапазон щільності карбіду вольфраму?
>> 3. Як обчислити масу об'єкта карбіду вольфраму?
>> 4. Чому карбід вольфраму використовується замість чистого вольфраму?
>> 5. Чи можна переробляти карбід вольфраму?
● Цитати:
Карбід вольфраму (WC) - це чудова неорганічна сполука, що складається з вольфраму та атомів вуглецю в атомному співвідношенні 1: 1. Він широко визнаний своєю винятковою твердістю, щільністю та довговічністю, що робить його критичним матеріалом у промислових додатках, таких як ріжучі інструменти, гірниче обладнання та стійкі до зносу покриття. Розуміння маси Карбід вольфраму передбачає вивчення його молекулярної ваги, щільності та того, як ці властивості стосуються його фізичних та хімічних характеристик.
Розуміння карбіду вольфраму: композиція та структура
Карбід вольфраму утворюється шляхом зв'язування вольфраму (W) та атомів вуглецю (c) у структурі гребінчастої шестикутної решітки. Хімічна формула - WC, що вказує на один атом вольфраму в поєднанні з одним атомом вуглецю.
- Молекулярна маса: Молярна маса карбіду вольфраму становить приблизно 195,85 г/моль, обчислена з атомних мас вольфраму (183,84 г/моль) та вуглецю (12,01 г/моль).
- Кристалічна структура: WC кристалізується в шестикутній решітці, де вольфраму та атоми вуглецю щільно упаковані, сприяючи його чудовій твердності та щільності.
Фізичні властивості, пов'язані з масою
Щільність карбіду вольфраму
Щільність є ключовою властивістю, яка пов'язує масу до обсягу. Карбід вольфраму відомий своєю високою щільністю, яка, як правило, становить від 13,4 до 15,6 грам на кубічний сантиметр (G/CM⊃3;) залежно від його складу та виробничого процесу.
- чистий карбід вольфраму має щільність, близьку до 15,6 г/см⊃3;.
- Варіації щільності виникають через різні леговані елементи та в'яжучі, такі як кобальт, нікель, карбід титану або карбід Tantalum.
- Наприклад, ступінь вольфраму-Кобальта (YG) варіюється приблизно від 13,4 г/см⊃3; до 14,9 г/см⊃3; Залежно від вмісту кобальту, в той час як сплави вольфрам-титан-кобальт (YT) мають нижчу щільність, коливаючись від 11,0 до 13,2 г/см⊃3;.
Масовий розрахунок від щільності та обсягу
Маса об'єкта карбіду вольфраму можна обчислити за допомогою формули:
Маса = щільність × об'єм
Наприклад, сфера карбіду вольфраму з радіусом 1 см (об'єм ≈ 4,19 см⊃3;) та щільності 15,6 г/см⊃3; мав би масу приблизно:
4,19 см 3× 15,6 г/см 3= 65,4 г
Аналогічно, діаметр 0,5-дюймової сфери карбіду вольфраму важить близько 16,8 г, що відповідає її щільності.
Хімічні та механічні властивості, що впливають на масу
Склад та сплавки
Карбід вольфраму рідко використовується в чистому вигляді завдяки його криханістю. Він часто поєднується з металевими в'яжучами, такими як кобальт або нікель для поліпшення міцності. Ці в'яжучі незначно зменшують загальну щільність та масу композитного матеріалу, але підвищують довговічність.
Твердість і сила
- Карбід вольфраму займає 9 до 9,5 за шкалою твердості MOHS, поступаючись лише алмазу.
- Він має модуль молодого близько 530–700 ГПа, що вказує на надзвичайну жорсткість.
- Кінцева міцність на стиск матеріалу становить приблизно 2,7 ГПа, що робить його високостійким до деформації.
Ці властивості гарантують, що карбід вольфраму підтримував свою масову та структурну цілісність при високому напруженому та температурному умовах.
Промислові програми та масові міркування
Ріжучі інструменти та опір зносу
Щільність та маса карбіду вольфраму сприяють його ефективності в ріжучих інструментах, свердлах та видобутку. Висока щільність маси дозволяє інструментам протистояти абразивному зносу та підтримувати різкість довше сталі або інших металів.
Покриття та композитні матеріали
У додатках для покриття для створення надстрижних, стійких до зношених поверхонь використовуються карбідні порошки з контрольованим розміром та щільністю частинок. Маса цих покриттів ретельно контролюється під час процесів осадження, таких як паливо з кисневим паливом високої швидкості (HVOF), розпилення або детонаційне пістолет (D-GUN), розпилюючи для оптимізації продуктивності.
Розширені методи виготовлення карбіду вольфраму
Карбід вольфраму виготовляється за допомогою декількох вдосконалених методик, які впливають на його остаточні властивості, включаючи масу та щільність. Найпоширеніший метод - це порошкова металургія, де вольфраму та вуглецеві порошки змішані, натиснуті та спікають при високих температурах, утворюючи щільний твердий матеріал.
- Процес спікання: Це передбачає нагрівання ущільненого порошку нижче його плавлення, що дозволяє частинкам зв’язуватися без зрідження. Температура та час спікання впливають на розмір та щільність зерна, що, в свою чергу, впливає на масу та механічні властивості.
- Гаряче ізостатичне пресування (стегна): Ця методика застосовує високий тиск і температуру рівномірно, зменшуючи пористість та збільшення щільності, що призводить до більш важкого та сильнішого продукту карбіду вольфраму.
- Хімічне осадження пари (CVD): використовується для застосування покриття, відкладення CVD вольфрамових шарів на субстратах, точно контролюючи товщину та масу.
Вплив на навколишнє середовище та переробка карбіду вольфраму
Виробництво та утилізація вольфраму мають наслідки для навколишнього середовища. Переробка карбіду з переробки вольфраму має вирішальне значення для стійкості через дефіцит та вартість вольфраму.
- Методи переробки: Механічна переробка передбачає подрібнення та переробку брухту, тоді як хімічна переробка відновлює вольфрам і кобальт за допомогою хімічних методів лікування.
- Екологічні переваги: переробка зменшує гірничу діяльність, знижує споживання енергії та мінімізує відходи.
Інновації в композитах карбіду вольфраму
Недавні дослідження зосереджені на посиленні композитів карбіду вольфраму, включаючи наноматеріали та альтернативні в'яжучі для оптимізації маси, сили та стійкості до зносу.
- Наноструктуровані туалет: наночастинки покращують твердість і міцність без значного збільшення маси.
- Альтернативні в'яжучі: Використання в'яжучих, таких як нікель або залізо, може регулювати щільність та механічні властивості для спеціалізованих застосувань.
Безпека та обробка міркувань
Поводження з карбідом вольфраму вимагає запобіжних заходів через його твердість та потенційну небезпеку пилу під час обробки.
- Контроль пилу: належна вентиляція та захисне обладнання запобігають вдиханню дрібних частинок.
- Безпека обробки: Необхідні спеціалізовані інструменти та методи, щоб уникнути зносу інструментів та травм оператора.
Майбутні тенденції та програми
Карбід вольфраму продовжує розвиватися з новими застосуваннями в аерокосмічній, медичній пристроях та електроніці, де точний контроль властивостей маси та матеріалу є критичним.
- Аерокосмічний: Легкі композити карбіду вольфраму підвищують ефективність та довговічність палива.
- Медичні пристрої: біосумісні покриття та інструменти виграють від стійкості та стійкості до вольфраму карбіду.
- Електроніка: тонкі плівки та покриття підвищують продуктивність пристрою та довговічність.
Висновок
Маса карбіду вольфраму принципово пов'язана з його молекулярною масою та щільністю, обидва з яких впливає на його хімічний склад та процес виготовлення. З молярною масою приблизно 195,85 г/моль і щільністю, як правило, близько 15,6 г/см. Варіації легованих елементів та в'яжучих впливають на його щільність та масу, що дозволяє налаштувати для конкретного використання. Розуміння цих властивостей має важливе значення для інженерів та виробників для оптимізації продуктивності карбіду вольфраму в ріжучих інструментах, покритті та інших середовищах з високим попитом.
Часті запитання (FAQ)
1. Яка молекулярна маса карбіду вольфраму?
Молекулярна маса карбіду вольфраму (WC) становить приблизно 195,85 г/моль, отримана з вольфраму (183,84 г/моль) та вуглецю (12,01 г/моль).
2. Який діапазон щільності карбіду вольфраму?
Щільність карбіду вольфраму становить від 13,4 до 15,6 г/см⊃3;, залежно від його складу та вмісту сполучного. Чистий туалет знаходиться близько 15,6 г/см⊃3;, тоді як сплави з карбідом кобальту або титану мають нижчу щільність.
3. Як обчислити масу об'єкта карбіду вольфраму?
Масу можна обчислити шляхом множення щільності карбіду вольфраму на об'єм об'єкта:
текст {mass} = текст {щільність} рази текст {том}
Наприклад, 1 см⊃3; Об'єм WC з щільністю 15,6 г/см⊃3; має масу 15,6 г.
4. Чому карбід вольфраму використовується замість чистого вольфраму?
Карбід вольфраму важче і більш стійкий до зносу, ніж чистий вольфрам, що робить його краще підходить для різання та абразивних застосувань. Однак він є більш крихким, тому для поліпшення міцності додаються в'яжучі, як кобальт.
5. Чи можна переробляти карбід вольфраму?
Так, карбід вольфраму можна переробити. Складний та зношений інструменти можна обробити для відновлення вольфраму та кобальту, зменшення відходів та збереження ресурсів.
Цитати:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.wolframcarbide.com/tungsten-carbide-dnessent-and-uses-of-different-cement-carbide-grade-yg6a/
[3] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[4] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide
[5] https://eternaltools.com/blogs/tutories/tungsten-carbide-an-informative-guide
[6] https://www.retopz.com/57-frequenty-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[7] https://www.reddit.com/r/asksciencentiscussion/comments/4ds8mb/how_do_you_determine_the_eight_of_a_tungsten/
[8] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/dlessent-of-tugsten/
[9] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/30895e/tungsten_carbide_tungsten_sphere_and_cube_gue/
[10] https://www.zzbetter.com/new/dlessent-of-tungsten-carbide.html
[11] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[12] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[13] https://www.convertunits.com/molarmass/tungsten+carbide
[14] https://www.webqc.org/molecular-weight-of-tugsten+carbide.html
[15] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide
[16] https://hpvchemics.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[17] https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/tungsten-carbide
[18] https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/012482.36
[19] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[20] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[21] https://www.nature.com/articles/srep01646
[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/12070-13-2
[23] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html
[24] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
[25] https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/tungsten-statistics-and-information
[26] https://tuncomfg.com/about/faq/
[27] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[28] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[29] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-comprehence-guide/
[30] https://www.zzbetter.com/new/the-densment-of-tugsten-carbide.html
[31] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[32] https://www.tungco.com/insights/blog/frequenty-asked-questions-use-tugsten-carbide-inserts/
[33] https://www.mttm.com/customer-resources/weight-calculator
[34] https://www.carbidetek.com/faqs/
[35] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf
