ٹنگسٹن کاربائڈ سے زیادہ مشکل کیا ہے؟

مواد کا مینو

● ہیرا

● 2. کیوبک بوران نائٹریڈ (سی-بی این)

● Wurtzite بوران نائٹریڈ (W-Bn)

● لونسڈیلیٹ (ہیکساگونل ڈائمنڈ)

● رینیم ڈیبورائڈ (ریب)

● سلیکن کاربائڈ (sic)

● گرافین

● تقابلی تجزیہ

● اعلی درجے کی ایپلی کیشنز اور مستقبل کے رجحانات

● نتیجہ

● عمومی سوالنامہ

>> 1. ٹنگسٹن کاربائڈ مشکل ترین مواد کیوں نہیں ہے؟

>> 2. انسانی ساختہ سب سے مشکل مواد کیا ہے؟

>> 3. کیا لونسڈیلیٹ صنعتی ہیروں کی جگہ لے سکتا ہے؟

>> 4. کون سا مواد تیز گرمی میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے؟

>> 5. کیا گرافین ساختی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے؟

● حوالہ جات:

ٹنگسٹن کاربائڈ (ڈبلیو سی) کو اس کی غیر معمولی سختی کے لئے وسیع پیمانے پر پہچانا جاتا ہے ، جو ایم او ایچ ایس پیمانے پر 8.5 سے 9 تک ہے ، جس سے یہ مختلف صنعتی ایپلی کیشنز میں ایک اہم مقام ہے۔ ٹولز کو کاٹنے سے لے کر پہننے سے مزاحم کوٹنگز تک ، اس کی استحکام بہت سے منظرناموں میں بے مثال ہے۔ تاہم ، مادی سائنس کا شعبہ ہمیشہ تیار ہوتا رہتا ہے ، اور حالیہ برسوں میں ، متعدد مواد سامنے آئے ہیں جو پیچھے ہیں سختی میں ٹنگسٹن کاربائڈ ، انتہائی اور خصوصی حالات میں بہتر کارکردگی کی پیش کش کرتے ہیں۔ یہ مضمون ان مادوں میں ڈھل جاتا ہے ، ان کی خصوصیات ، ایپلی کیشنز ، اور سائنس کو ان کی اعلی سختی کے پیچھے ، ایک جامع تفہیم کے لئے بصری امداد اور تکنیکی اعداد و شمار کے ساتھ مکمل کرتا ہے۔

ہیرا

سختی: 10 موہس اسکیل پر | 70-150 جی پی اے (وکرز)

- ہیرے ، قدرتی طور پر سب سے مشکل ہونے والا مواد ، ٹیٹراہیڈرل جعلی ڈھانچے میں ترتیب دیئے گئے کاربن ایٹموں پر مشتمل ہے۔ یہ انوکھا انتظام غیر معمولی طاقت اور سختی فراہم کرتا ہے ، جس سے یہ کھرچنے اور کھرچنے کے لئے عملی طور پر ناگوار ہوتا ہے۔ اس کی بے مثال سکریچ مزاحمت اسے کاٹنے ، پیسنے اور سوراخ کرنے والے ٹولز کے ل an ایک مثالی انتخاب بناتی ہے۔ کان کنی ، تعمیر ، اور مینوفیکچرنگ جیسے صنعتیں ان کی اعلی کارکردگی اور لمبی عمر کے لئے ہیرے سے چلنے والے ٹولز پر انحصار کرتی ہیں۔

- تاہم ، ہیرے ان کی حدود کے بغیر نہیں ہیں۔ وہ 800 ° C سے اوپر کے درجہ حرارت پر آکسائڈائز کرتے ہیں اور لوہے میں تحلیل کرسکتے ہیں ، جو فیرس دھاتوں کو مشینی بنانے میں ان کے استعمال کو محدود کرتا ہے۔ ان ایپلی کیشنز میں یہ ایک اہم غور ہے جہاں اعلی درجہ حرارت اور لوہے پر مبنی مواد سے رابطہ ناگزیر ہے۔ ان رکاوٹوں کے باوجود ، ہیرے کی سختی اور رگڑ مزاحمت اسے متعدد ایپلی کیشنز میں ایک ناگزیر مواد بناتی ہے۔

2. کیوبک بوران نائٹریڈ (سی-بی این)

سختی: ~ 50 جی پی اے (وکرز)

-کیوبک بوران نائٹریڈ (سی-بی این) ایک مصنوعی مواد ہے جو اعلی دباؤ اور اعلی درجہ حرارت کے حالات کے تحت بنایا گیا ہے ، جس کے نتیجے میں ایک کرسٹل ڈھانچہ ہوتا ہے جو ہیرا کی طرح ملتی جلتی ہے۔ یہ سختی میں ہیرے کے بعد دوسرے نمبر پر ہے۔ جو چیز سی-بی این کو الگ کرتی ہے وہ اس کا قابل ذکر تھرمل اور کیمیائی استحکام ہے۔ ڈائمنڈ کے برعکس ، سی-بی این اعلی درجہ حرارت پر مستحکم رہتا ہے ، جس میں درجہ حرارت 1،400 ° C تک ہوتا ہے ، اور یہ لوہے کے ساتھ کیمیائی رد عمل کے خلاف مضبوط مزاحمت کا مظاہرہ کرتا ہے۔ اس سے سخت اسٹیلز ، سپرللائوز اور دیگر فیرس مواد کو مشینی بنانے کے لئے یہ غیر معمولی طور پر مناسب ہے۔

- سی-بی این کی صنعتی ایپلی کیشنز وسیع ہیں۔ یہ عام طور پر ٹولز کاٹنے کے لئے کوٹنگ کے طور پر استعمال ہوتا ہے ، جو مشینی کارروائیوں میں بہتر استحکام اور کارکردگی فراہم کرتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت اور کیمیائی جڑ سے اس کی مزاحمت اس کو مینوفیکچرنگ ماحول کا مطالبہ کرنے میں قابل اعتماد انتخاب بناتی ہے۔

Wurtzite بوران نائٹریڈ (W-Bn)

سختی: ہیرا سے زیادہ نظریاتی 18 ٪ سخت

- شدید دباؤ اور درجہ حرارت کے حالات میں آتش فشاں پھٹنے کے دوران بوران نائٹریڈ کی ایک انتہائی نایاب شکل ہے۔ اس کا ہیکساگونل کرسٹل ڈھانچہ لونسڈیلیٹ کی طرح ہے ، جو ہیرا کی ایک ہیکساگونل شکل ہے۔ نظریاتی حساب کتاب سے پتہ چلتا ہے کہ W-BN ہیرے سے تقریبا 18 18 ٪ سخت ہے ، جس سے یہ ممکنہ طور پر سب سے مشکل ترین مواد بنتا ہے۔

- تاہم ، W-BN کی انتہائی نزاکت ایک اہم چیلنج ہے۔ قدرتی نمونوں کی محدود دستیابی بڑے پیمانے پر جانچ اور اس کی خصوصیات کی خصوصیات کو روکتی ہے۔ مزید برآں ، تجارتی ایپلی کیشنز فی الحال کافی مقدار میں ڈبلیو-بی این کی ترکیب کے لئے عملی طریقہ کی کمی کی وجہ سے ناقابل عمل ہیں۔ ان حدود کے باوجود ، ڈبلیو-بی این تحقیق کا ایک دلچسپ موضوع اور انتہائی سخت مواد بنانے کے خواہاں مادی سائنس دانوں کے لئے ایک بینچ مارک ہے۔

لونسڈیلیٹ (ہیکساگونل ڈائمنڈ)

سختی: ہیرے سے 58 ٪ سخت (نظریاتی)

- لونسڈیلائٹ ، جسے ہیکساگونل ڈائمنڈ بھی کہا جاتا ہے ، ایک کاربن الاٹروپ ہے جو زمین کے ساتھ اثر انداز ہونے پر الکا میں تشکیل پایا جاتا ہے۔ ان اثرات کے دوران پیدا ہونے والے بے پناہ دباؤ اور حرارت ایک انوکھا ہیکساگونل کرسٹل ڈھانچہ تشکیل دیتے ہیں۔ نظریاتی حساب کتاب سے پتہ چلتا ہے کہ لونسڈیلائٹ ہیرا سے 58 ٪ تک مشکل ہوسکتی ہے ، جس سے یہ سپر ہارڈ ایپلی کیشنز کے لئے ایک انتہائی ذہین مواد بن جاتا ہے۔

- تاہم ، قدرتی لونسلیٹ نمونے میں اکثر متعدد نجاست اور ساختی نقائص ہوتے ہیں ، جو ان کی مکینیکل خصوصیات میں سمجھوتہ کرسکتے ہیں۔ لیب میں خالص لونسڈیلیٹ کی ترکیب کرنا مشکل ثابت ہوا ہے ، اور مصنوعی پیداوار بڑی حد تک تجرباتی ہے۔ ان چیلنجوں کے باوجود ، لونسڈیلائٹ میں تحقیق جاری ہے ، جو غیر معمولی سختی اور طاقت کے ساتھ مواد تیار کرنے کی صلاحیت کے ذریعہ کارفرما ہے۔

رینیم ڈیبورائڈ (ریب)

سختی: 48 جی پی اے (وکرز)

- رینیم ڈیبورائڈ (ریب) ایک سپر ہارڈ مواد ہے جو رینیم کے اعلی الیکٹران کثافت کو بوران کے مضبوط ہم آہنگ بانڈز کے ساتھ جوڑتا ہے۔ اس منفرد امتزاج کے نتیجے میں محیطی دباؤ میں غیر معمولی سختی کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، اور اسے دوسرے سپر ہارڈ مواد سے الگ رکھتا ہے جس میں ترکیب کے لئے انتہائی دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریب ₂ میں تقریبا 48 48 جی پی اے کی اعلی وکرز کی سختی ہے ، جس کی وجہ سے یہ ٹنگسٹن کاربائڈ سے نمایاں طور پر مشکل ہے۔

- ریب ₂ کے انوکھے فوائد میں سے ایک اس کی دھاتی نوعیت ہے ، جو اسے بجلی سے خارج ہونے والے مشینی (EDM) کا استعمال کرتے ہوئے شکل دینے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ پیچیدہ ٹول جیومیٹری اور صحت سے متعلق اجزاء بنانے کے لئے ایک اہم فائدہ ہے۔ ایرو اسپیس کے اجزاء ، کاٹنے والے ٹولز ، اور لباس مزاحم کوٹنگز میں ریب ₂ کے پاس ممکنہ ایپلی کیشنز ہیں۔

سلیکن کاربائڈ (sic)

سختی: MOHS پیمانے پر 9.5

- سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) سلیکن اور کاربن کا ایک مرکب ہے جس میں غیر معمولی سختی ، اعلی تھرمل چالکتا ، اور اعلی درجہ حرارت اور کیمیائی حملے کے خلاف مزاحمت ہے۔ ایم او ایچ ایس اسکیل پر 9.5 کی سختی کے ساتھ ، ایس آئی سی کھرچنے اور اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں ٹنگسٹن کاربائڈ کو بہتر بناتا ہے۔ اس کی ایپلی کیشنز پمپ مہروں سے لے کر پیسنے والے پہیے تک ہوتی ہیں ، جہاں اس کے لباس کی مزاحمت اور استحکام اہم ہے۔

- ایس آئی سی بھی 3.21 جی/سینٹی میٹر 3 کی کم کثافت کا حامل ہے ، جو تیز رفتار ایپلی کیشنز میں لباس کو کم کرتا ہے۔ یہ ایرو اسپیس اور آٹوموٹو صنعتوں میں استعمال کے ل an ایک مثالی مواد بناتا ہے ، جہاں وزن میں کمی اور اعلی کارکردگی کا مواد ضروری ہے۔ سلیکن کاربائڈ کا سختی ، تھرمل خصوصیات اور کیمیائی مزاحمت کا مجموعہ متعدد مطالبہ کی درخواستوں کے ل it اسے ایک ورسٹائل مواد بناتا ہے۔

گرافین

سختی: 130 جی پی اے (تناؤ کی طاقت)

- گرافین ایک دو جہتی (2D) مواد ہے جس میں کاربن ایٹموں کی ایک ہی پرت پر مشتمل ہے جو ہیکساگونل جعلی میں ترتیب دیا گیا ہے۔ اگرچہ روایتی سختی کی جانچ 2D مواد پر لاگو کرنا مشکل ہے ، لیکن گرافین غیر معمولی میکانکی طاقت کی نمائش کرتا ہے۔ ایک اندازے کے مطابق 130 جی پی اے کی تناؤ کی طاقت ہے ، جو اسے اسٹیل سے تقریبا 200 200 گنا زیادہ مضبوط بناتی ہے۔ یہ غیر معمولی طاقت ، اس کے ہلکے وزن اور لچک کے ساتھ مل کر ، گرافین کو کمپوزٹ اور نینو ٹکنالوجی کے لئے ایک انقلابی مواد بناتی ہے۔

- گرافین کی انوکھی خصوصیات نے ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں اس کی تلاش کا باعث بنا ہے ، جس میں جدید کمپوزٹ ، لچکدار الیکٹرانکس ، اور اعلی طاقت کو ملعمع کاری شامل ہے۔ اگرچہ اس کا 2D ڈھانچہ کچھ روایتی ایپلی کیشنز کے ل challenges چیلنج پیش کرتا ہے ، لیکن گرافین کی مکینیکل طاقت اور دیگر خصوصیات مختلف شعبوں میں جدت طرازی کرتے رہتے ہیں۔

تقابلی تجزیہ

ایک واضح موازنہ فراہم کرنے کے لئے ، مندرجہ ذیل جدول میں زیر بحث مواد کی کلیدی خصوصیات اور ایپلی کیشنز کا خلاصہ کیا گیا ہے:

مادی	سختی (MOHS)	وکرز سختی (GPA)	کلیدی ایپلی کیشنز
ٹنگسٹن کاربائڈ	8.5–9	18-222	ٹولز ، کان کنی ، پہننے والے مزاحم حصوں کو کاٹنا
ہیرا	10	70-150	ڈرلنگ ، کاٹنے ، کھرچنے ، زیورات
سی-بی این	-	~ 50	اعلی درجہ حرارت کی مشینی ، کاٹنے والے ٹولز
سلیکن کاربائڈ	9.5	20–30	رگڑنے ، سیرامکس ، سیمیکمڈکٹرز
ریب	-	48	پہننے سے مزاحم کوٹنگز ، کاٹنے والے اوزار
گرافین	-	-	کمپوزائٹس ، الیکٹرانکس ، ملعمع کاری

اعلی درجے کی ایپلی کیشنز اور مستقبل کے رجحانات

- ٹنگسٹن کاربائڈ سے زیادہ سخت مواد کی جستجو جدید ٹکنالوجی کے بڑھتے ہوئے مطالبات سے کارفرما ہے۔ ایرو اسپیس ، آٹوموٹو ، اور الیکٹرانکس جیسی صنعتوں کے لئے ایسے مواد کی ضرورت ہوتی ہے جو انتہائی حالات کا مقابلہ کرسکیں ، بشمول اعلی درجہ حرارت ، دباؤ اور سنکنرن ماحول۔ ان صنعتوں کو آگے بڑھانے اور نئی تکنیکی جدتوں کو قابل بنانے کے لئے سپر ہارڈ مواد کی ترقی بہت ضروری ہے۔

- مستقبل میں ، ہم توقع کرسکتے ہیں کہ ناول سپر ہارڈ مواد کی ترکیب اور خصوصیات میں بڑھتی ہوئی تحقیق کو دیکھیں۔ اس میں ممکنہ طور پر جدید کمپیوٹیشنل ماڈلنگ اور تجرباتی تکنیک شامل ہوں گی تاکہ تیار کردہ خصوصیات کے ساتھ مواد کو ڈیزائن اور تخلیق کیا جاسکے۔ مزید برآں ، صنعتی ایپلی کیشنز میں ان مواد کو وسیع پیمانے پر اپنانے کے لئے لاگت سے موثر مینوفیکچرنگ کے طریقوں کی ترقی ضروری ہوگی۔

نتیجہ

اگرچہ ٹنگسٹن کاربائڈ بہت سے صنعتی ایپلی کیشنز میں اس کی سختی ، سختی اور قیمت کے توازن کی وجہ سے ایک اہم مواد بنی ہوئی ہے ، جیسے ڈائمنڈ ، کیوبک بوران نائٹریڈ (سی-بی این) ، اور سلیکن کاربائڈ خصوصی ایپلی کیشنز میں اعلی سختی اور کارکردگی کی پیش کش کرتے ہیں۔ گرافین اور لونسڈیلیٹ جیسے ابھرتے ہوئے مواد نانو ٹکنالوجی اور انتہائی کنڈیشن انجینئرنگ میں مستقبل کی پیشرفتوں کے لئے زبردست وعدہ کرتے ہیں۔ انتہائی موزوں مادے کا انتخاب کرنا سختی ، تھرمل استحکام ، کیمیائی مزاحمت اور لاگت جیسے عوامل پر محتاط غور کرنے پر منحصر ہے۔ جیسے جیسے ٹکنالوجی کی ترقی ہوتی ہے ، سپر ہارڈ مواد کی طلب مادی سائنس کے شعبے میں جدت اور دریافت جاری رکھے گی۔

عمومی سوالنامہ

1. ٹنگسٹن کاربائڈ مشکل ترین مواد کیوں نہیں ہے؟

ٹنگسٹن کاربائڈ ایک جامع مواد ہے جس میں ٹنگسٹن کاربائڈ اناج شامل ہیں جو دھات کے میٹرکس میں سرایت کرتے ہیں ، عام طور پر کوبالٹ۔ یہ ڈھانچہ اپنی زیادہ سے زیادہ سختی کو محدود کرتا ہے۔ یک سنگی سیرامکس اور ہم آہنگی سے بانڈڈ مواد جیسے ڈائمنڈ ، جس میں زیادہ یکساں اور مضبوط تعلقات کا ڈھانچہ ہوتا ہے ، سختی کی اعلی اقدار کو حاصل کرسکتا ہے۔

2. انسانی ساختہ سب سے مشکل مواد کیا ہے؟

لیب میں اگنے والا ہیرا فی الحال سب سے مشکل انسان ساختہ مواد ہے۔ کم سے کم نقائص کے ساتھ سنگل کرسٹل ہیرے تیار کرنے کے لئے اسے کنٹرول شدہ شرائط کے تحت ترکیب کیا جاتا ہے ، جس کے نتیجے میں غیر معمولی سختی ہوتی ہے۔ تاہم ، لونسڈیلائٹ جیسے نظریاتی مواد اگر خالص طور پر ترکیب کیا جاتا ہے تو اس کو پیچھے چھوڑ سکتا ہے۔

3. کیا لونسڈیلیٹ صنعتی ہیروں کی جگہ لے سکتا ہے؟

ابھی نہیں قدرتی لونسڈیلیٹ میں نقائص اور نجاست شامل ہے ، جبکہ مصنوعی پیداوار مشکل اور مہنگا ہے۔ ان رکاوٹوں پر قابو پانا ضروری ہے اس سے پہلے کہ لونسڈیلائٹ کو صنعتی ہیروں کے لئے ایک قابل عمل متبادل سمجھا جاسکے۔

4. کون سا مواد تیز گرمی میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے؟

کیوبک بوران نائٹریڈ (سی-بی این) بہترین تھرمل استحکام کی نمائش کرتا ہے اور 1،400 ° C تک مؤثر طریقے سے کام کرسکتا ہے۔ اس سے اسٹیل اور دیگر فیرس مواد کی مشینی میں ہیرا اور ٹنگسٹن کاربائڈ کو بہتر بنانے ، اعلی درجہ حرارت مشینی ایپلی کیشنز کے لئے یہ مثالی ہے۔

5. کیا گرافین ساختی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے؟

گرافین کی بنیادی ایپلی کیشنز فی الحال کمپوزٹ ، الیکٹرانکس اور کوٹنگز میں ہیں۔ اس کے دو جہتی ڈھانچے سے وابستہ چیلنجز اسٹینڈ اسٹون ساختی اجزاء میں اس کے استعمال کو محدود کرتے ہیں۔

حوالہ جات:

[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/

[2] https://www.justmensrings.com/blogs/justmensrings/ what-are-the-differences-titanium-titanium-tungsten

[3] https://transmet.com/the-10-strongest-matorylas- معروف- To-man/

.

[5] https://www.technology.org/how-and-why/9-hardest-matorys-in-the-world/

[6] https://kaner.chem.ucla.edu/superhard-matorys-2/

.

[8] https://en.wikedia.org/wiki/superhard_matory

.

[10] https://heegermatorys.com/blog/79_tungsten-carbide-vs-titanium-carbide.html

[11] https://phys.org/news/2020-12-machine-boosts-uperhard-matorys.html

[12] https://va-tungsten.co.za/pure-tungsten-vs-tungsten-carbide- whats-the-diferences/

[13] https://wisconsinmetaltech.com/10-strongest-metals-the-the-world/

[14] https://www.samatorys.com/content/the-10-strongest-matoryles- معروف-to-man.html

[15] https://industrialmetalservice.com/metal-university/differentiating-tungsten-carbide-vs-steel-and- اور- toleing/

[16] https://www.technology.org/how-and-why/9-hardest-matorys-in-the-world/

[17] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-chart.1705186/

[18] https://physics.stackexchange.com/questions/247858/what-would-be-the-hardest-material-in-the-universe

.

[20] https://chemistry.s ience.. .com-.com/hpcyyg5k/ what-is-the-hardest-matioal-in-the-olld

[21] https://www.bladeforums.com/threads/ceramic-harder- than-carbide.1396535/

[22] https://www.istockphoto.com/photos/hard-matery

[23] https://tampasteel.com/hat-are-the-strongest-metals/

[24] https://commune.glowforge.com/t/research-stiffest-and-hardest-matoryles/17713

.

[26] https://www.shutterstock.com/search/hard-matery

[२ 27]

[28] https://ambipar.com/en/noticias/the-six-light-and-toughtematorys-in-the-world/

[29] https://acs.digitellinc.com/p/s/superhard-metals-583827

[30] https://forums.tripwireinteractive.com/index.php

[31] https://www.worldatlas.com/articles/top-hardest-materials-on-the-planet.html

[32] https://www.hyperionmt.com/en/resources/matorys/

.

.

.

[36] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html

[37] https://fraftstech.net/solutions/materys-science/

.

.

[40] https://www.morecuttingtools.com/news/Types_and_applications_of_superhard_material_tools.html

.

.

[43] https://www.meadmetals.com/blog/what-are-the-strongest-metals

[44] https://phys.org/news/2022-12-toughest-material-earth.html

.

[46] https://jacobsschool.ucsd.edu/news/release/2672؟id=2672

.

.

[49] https://www.nature.com/articles/S41524-019-0226-8