Tarkib menyusi
● Volfram karbidiga kirish
● Volfram karbidining tarixiy rivojlanishi
>> Ilk kashfiyotlar
>> Sementlangan karbinlarning kelishi
>> Zamonaviy yutuqlar
● Volfram karbinining atom va kristalli tuzilishi
>> Olti burchakli va kubik shakllari
>> Oltinalik tuzilishi chuqurlikda
>> Kubik tuzilish chuqurligi
● Jismoniy xususiyatlar tuzilish bilan bog'liq
● Volfram karberi sintezi
>> Xomashyo
>> Ishlab chiqarish usullari
● Tuzilishda ildiz otgan arizalar
>> Sanoatni kesish asboblari
>> Aerokosmik va mudofaa
>> Tibbiyot moslamalari
>> Iste'mol mahsulotlari
>> Energetika sektori
● Kengaytirilgan tarkibiy o'zgarishlar
>> Nanostresional volfram carbide
>> Kompozit materiallar
>> Sirt qoplamalari
● Atrof-muhit va iqtisodiy nuqtai nazar
>> Qayta ishlash muammolari
>> Barqarorlik tashabbuslari
>> Bozor tendentsiyalari
● Kelgusi volfram carbide tadqiqotlari
● Xulosa
● FAQ: volfram karbin tuzilishi va xususiyatlari
>> 1. Volfram karberilarning eng ko'p uchraydigan kristalli tuzilishi nima?
>> 2. Vakfram karberi tarkibiga qanday ta'sir qiladi?
>> 3. Oltinalik va kubik volfram karberi o'rtasidagi farq nima?
>> 4. Nega Cobalt Volfram karbidiga qo'shildi?
>> 5. Vaktram Carbide 3D bosilganmi?
Volfram karberi zamonaviy injinatsiyaning, chidamliligi va ekstremal muhitga qarshilik ko'rsatish uchun zamonaviy injiniring va atrof-muhit uchun nishonlanadigan eng ajoyib materiallardan biri hisoblanadi. Uning noyob tarkibi bu xususiyatlarning asosidir, bunda qazib olinish va qazib olinish va zargarlik va aerokosoyka. Ushbu maqola murakkab tuzilishni o'rganadi volfram karberi , atom tartibiga, fizik xususiyatlar, sintez usullari, tarixiy rivojlanish usullari, ekologik jihatlari, atrof-muhit mulohazalari va uning mustahkam tabiatiga ishonadigan keng arashalar.
Volfram karbidiga kirish
Volfram karberi (WC) - bu volfram va uglerod atomlaridan iborat birikma. Uning kimyoviy formulasi JC, va bu juda katta qattiqlik uchun taniqli, faqat olmos va boshqa bir nechta materiallarni tanlash. Volframning yuqori atom vaznining kombinatsiyasi va uglerodning kuchli kovalentini tashkil etish, balki zich, tez barqaror, balki zich, termotion va kimyoviy inert. XIX asr oxirida birinchi marta sintezen, volfram karberi sanoat innovatsiyalarining asosiga aylandi, uning tuzilishi uning yonida g'ayrioddiy ishlashi uchun rejalashtirilgan.
Volfram karbidining tarixiy rivojlanishi
Ilk kashfiyotlar
Volfram karberi sayohatlari 1893 yilda frantsuz kimyogari Genri Moissan yuqori haroratli reaktsiyalar bilan tajriba o'tkazganda aralashmani ishlab chiqargan. Biroq, erta versiyalar sanoatdan foydalanish uchun mo'rt va amaliy emas edi.
Sementlangan karbinlarning kelishi
1920-yillarda nemis olimlari Osram va KruPP-ni ishlab chiqdilar * kobalt kabi metall bilaklarga ega metall to'siqlar bilan qoplangan. Ushbu innovatsiyalar fitektallikni hal qildi va uni kesish vositalarida va kiyish uchun ishlatiladigan komponentlar uchun foydalanish yo'lini ochdi.
Zamonaviy yutuqlar
Bugungi kunda nanotexnologiya va chang metallurgiyadagi yutuqlari ultafin donafin ishlab chiqaruvchi volframlar karberi ishlab chiqarishga, uning mexanik xususiyatlarini yanada oshirishga va o'z arizalarini kengaytirishga imkon berdi.
Volfram karbinining atom va kristalli tuzilishi
Olti burchakli va kubik shakllari
Volfram karberi birinchi navbatda ikkita kristal shaklda mavjud:
1. Oltinalik tuzilmasi (A-WC):
- atrof-muhit sharoitida eng barqaror va keng tarqalgan shakli.
- Volfram (V) va uglerod (C) atomlari o'zgaruvchan qatlamlarda joylashtirilgan olti burchakli panjara xususiyatlari mavjud.
- Uglerod atomlari volfram panjarasida uchburchak prizmatik interstitsesning yarmini egallaydi.
2. Kubik tuzilmasi (BC WC):
- yuqori haroratda shakllanadi (2500 ° C dan yuqori).
- Natriy xlorid (nACL) ga o'xshash tosh tuzli tuzilishni qabul qiladi.
- Har bir volfram atomi oltita uglerod atomlari bilan birgalikda kelishilgan.
Oltinalik tuzilishi chuqurlikda
A-WC ning olti burchakli panjarasi:
- Qatlamni yopishtirish: volfram atomlari yaqinlashtirilgan qatlamlarni shakllantiradi, ma'lum bir intermoster bo'shliqlarida uyali aloqa o'rnatilgan uglerod atomlari bilan.
- Muvofiqlashtiruvchi geometriya: Har bir volfram atomi Tragonal prizmatik tartibga solishda oltita uglerod atomlari bilan o'ralgan va aksincha.
- Bonylik xususiyatlari: WC Obligatsiyalar qisqa (220) va juda kovatent, bu materialning qattiqligini hissa qo'shadi.
Asosiy tarkibiy strukturaviy parametrlar:
- Yo'l-qatlam masofasi: ~ 291
- Inter - 284 pm
- WC Obligatsiya uzunligi: ~ 220
Bu zich, mahkam bog'langan tuzilmalar normal sharoitda deyarli imkonsiz bo'lib, deformatsiyaga olib keladi.
Kubik tuzilish chuqurligi
A b-WC ning kub bosqichi kamroq keng tarqalgan, ammo yuqori haroratli dasturlarda muhimdir:
- Muvofiqlashtirish: Har bir atom okthidrivlyopal ravishda qarama-qarshi qo'shma bilan kelishilgan, qarama-qarshi elementning qo'shini.
- barqarorlik: bu bosqich xona haroratida metaga mos keladi, ammo tezda soviganida turishi mumkin.
Jismoniy xususiyatlar tuzilish bilan bog'liq
Volfram karbeynining atom tashkiloti to'g'ridan-to'g'ri o'ziga xos xususiyatga ega:
| mulkiy |
qiymati / tavsif |
tarkibiy asoslari |
| Qattiqlik |
9-9.5 Mohlar, ~ 2600 HV |
Kuchli koval va zich panjara |
| Zichlik |
15,6 g / sm³ |
Volframning yuqori atom og'irligi |
| Erish nuqtasi |
2870 ° C |
Kuchli interratomik obligatsiya |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi |
110 W / (m isi) |
Samarali fon transport vositasi panjara |
| Elektr o'tkazuvchanligi |
Kam qarshilikka qarshi (~ 2 × 10 ō ō ω m) |
Metall obligatsiya xususiyatlari |
| Kimyoviy qarshilik |
Kislota va oksidlovchilarga inert |
Barqaror kovalent tarmog'i |
Volfram karberi sintezi
Xomashyo
- volframbe manbalarining manbalarlari: voipten oksidi (wo₃) yoki ammoniy paratuntstate.
- Uglerod manbalari: grafit, uglerod qora yoki metan.
Ishlab chiqarish usullari
1. To'g'ridan-to'g'ri karbatizatsiya:
- volfram kukuni vodorod muhitida 1400-2000 ° C da uglerod bilan isitiladi.
- Reaktsiya: WC
- Chiqarish vositalarini kesish uchun mos keladigan keksa donadorlarni ishlab chiqaradi.
2. Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD):
- Volfram hexafluorid (WF₆) metan (ch₄) 500-1000 ° C gacha reaktsiya qiladi.
- Reaksiya: WF₆ + Chu → WC + 6HF
- Yuqori tozalikni hosil qiladi, nanotsristalin WC.
3. Mexanik so'zlash:
- Nanoskal aralashtirishga erishish uchun volfram va uglerod kukunilarning balllanishi.
- Keyingi yumshatish shakllari Ultrafin WC donalari.
4. Shifral karbid ishlab chiqarish:
- WC kukuni 3-20% Cobalt Bog'lovchi bilan aralashtiriladi.
- shakli va 1300-1500 ° C da yoqilgan.
Tuzilishda ildiz otgan arizalar
Sanoatni kesish asboblari
- burg'ulash va qo'shimchalar: WC og'irligi qattiqlangan po'lat va superalllarni ishlov berishga imkon beradi.
- konchilik asboblari: maydalagich rulonlari, tanlab oling va tunnelning zerikarli mashinalari WCning eskirishi.
Aerokosmik va mudofaa
- Raketa nozullari: egzoz gazlaridan ekstremal harorat va eroziyalarga bardosh beradi.
- Qurolli adabiy o'qitish: WC Croects kirish qobiliyatini oshiradi.
Tibbiyot moslamalari
- Jarrohlik skalpallari: zanglamaydigan po'latdan ko'ra o'tkir va uzoq davom etmoqda.
- Denotal burmalar: xijolat tortmasdan suyak va emalni tejamkor.
Iste'mol mahsulotlari
- zargarlik buyumlari: tirnoqqa chidamli to'y guruhlari va hashamatli soat komponentlari.
- Sport uskunalari: Golf Club qo'shimchalar va baliq ovlash moslamalari.
Energetika sektori
- Neft va gaz burg'ulashi: WC-Comeed tarkibiy qismlari abraziv geologik shakllanishga dosh beradi.
- yadro reaktorlari: boshqaruv novdalari va radiatsion himoyachilarda ishlatiladi.
Kengaytirilgan tarkibiy o'zgarishlar
Nanostresional volfram carbide
- Donam o'lchamini kamaytirish: Nanotsristalin WC (don hajmi <100 nm) yuqori qattiqlik (3000 HV gacha) va qattiqqo'llik.
- Sintezning muammolari: don o'sishini oldini olish uchun harorat va uglerod stigichometriyasini aniq nazorat qilishni talab qiladi.
Kompozit materiallar
- WC-Co kompozitlari: Cobalt Boyinder (6-12%) qattiqlikni qurbon qilmasdan qattiqlikni yaxshilaydi.
- WC-Tic-Tac qotishmalari: Qo'shimchalar metall kesish uchun yuqori haroratli ishlashni kuchaytiradi.
Sirt qoplamalari
- CVD va PVD paltolari: ingichka WC qatlamlari (5-20 mkm) kiyish uchun substratlarga qo'llaniladi.
- Funktsional baholangan materiallar: WC-boy sirtidan qattiq metall yadrogacha asta-sekin o'tish.
Atrof-muhit va iqtisodiy nuqtai nazar
Qayta ishlash muammolari
- Tsementni qayta ishlash: Jahon WC etkazib berishning 40 foizigacha qayta ishlangan skrapdan kelib chiqadi.
- Jarayonlar: Sincni tiklash, kislotani tanitish va chang metallurgiyada to'g'ridan-to'g'ri qayta foydalanish.
Barqarorlik tashabbuslari
- Cobaltni kamaytirish: Nikel yoki temir bog'lagichga Cobaltning toksikligi va narxini ko'rib chiqish uchun.
- Energiya tejaydigan sintez: Mikroto'lqinli sathering va plazma bilan yordam beradigan usullar energiya sarfini kamaytiradi.
Bozor tendentsiyalari
- Global Talab: kon va avtomobilsozlik sohalari tomonidan boshqariladigan 5.8% Cagra (2023-2030), CAGR (2023-2030).
- hududiy mahsulotlar: Xitoy Xom-ni ishlab chiqarishni boshqaradi, Evropada esa rivojlangan kompozitsiyalarda etakchilik qiladi.
Kelgusi volfram carbide tadqiqotlari
1. Qo'shimcha ishlab chiqarish:
- Bloker chuchukli yoki lazerli changli choyshab sinchopi orqali WC komponentlarini 3D bosib chiqarish.
2. Yuqori entropiya karbidlari:
- ko'p elementli karbinlar (masalan, W-TI-TA-C) Ultrastiz barqarorligi uchun.
3. Biomedika yangiliklari:
- Suyak implantlari va mikroblarga qarshi qoplamalar uchun gözence wc iskala.
4. Kvant dasturlari:
- SpinTronika va superkyuktiv uchun Jahon elektron xususiyatlarini qidirish.
Xulosa
Volfram karbinining tuzilishi uning g'ayrioddiy xususiyatlarining asosi. Kuchli volfram-uglerod zanjirlari va trigonal prizmatik muvofiqlashtirish bilan ajralib turadigan olti burchakli panjara alohida qattiqlik va chidamlilikni keltirib chiqaradi. Kubik bosqichning yuqori haroratda mavjudligi ixtisoslashgan muhitda o'z yordamchi dasturini kengaytiradi. Sanoat ishlov beruvchidan zargarlik buyumlariga, volfram karberi atom arxitekturasi texnologiya va ishlab chiqarishning doimiy dolzarbligini ta'minlaydi. Nanotexnologiya, qo'shimchalar ishlab chiqarish, barqaror ishlab chiqarish bo'yicha tadqiqotlar sifatida, bu asrning eski materiallari materiallar fanining chegaralarini aniqlashni davom ettirmoqda. Uning tuzilishini tushunish nafaqat uning jismoniy xususiyatlarini tushuntiradi, balki yangi dasturlar va rivojlangan kompozitlarni ishlab chiqishni, shuningdek, o'nlab yillar davomida sanoatni shakllantiradigan ilg'or kompozitlarni rivojlantirishga yo'naltiradi.
FAQ: volfram karbin tuzilishi va xususiyatlari
1. Volfram karberilarning eng ko'p uchraydigan kristalli tuzilishi nima?
Eng keng tarqalgan kristalli tuzilma - bu olti burchakli (A-WC), volgram va uglerod atomlari trigonal prizmatik muvofiqlashtirish bilan mahkam bog'langan panjarani hosil qiladi.
2. Vakfram karberi tarkibiga qanday ta'sir qiladi?
Tulgram va uglerod atomlari o'rtasidagi qisqa va uglerod atomlari o'rtasidagi kuchli kovalent aloqalari, deformatsiyaga qarshi bo'lgan qattiq panjarani yaratadi, bu juda qattiqqo'llikka olib keladi.
3. Oltinalik va kubik volfram karberi o'rtasidagi farq nima?
Oltinalik WC xona haroratida barqaror va kesish vositalarida ishlatiladi, kubik WC yuqori haroratda va ixtisoslashtirilgan yuqori haroratli dasturlar uchun tosh tuzli tuzilmalar mavjud.
4. Nega Cobalt Volfram karbidiga qo'shildi?
Cobalt metall bog'lama bo'lib ishlaydi, WC donalari o'rtasida qattiqqo'llikni yaxshilash va yoriqni oldini olish uchun bo'shliqlarni to'ldiradi, tsementlangan karbid deb nomlanuvchi kompozit materialni yaratish.
5. Vaktram Carbide 3D bosilganmi?
Ha, Blokinder cheptign va lazer changli choynak kabi paydo bo'lgan usullar, agar ishlov berishdan keyingi CHECK complectle-ning murakkabligini 3D bosib chiqarishga imkon beradi, ammo ularda bir zichlikka erishish kerak.
