碳化钨是基本物质吗？

内容菜单

● 基本物质简介

● 碳化钨的历史背景

● 碳化钨的成分

>> 晶体结构

● 碳化钨的合成

>> 1。直接化油器

>> 2。流体床工艺

>> 3。化学蒸气沉积（CVD）

● 碳化钨的特性

>> 1。机械性能

>> 2。导热和电导率

>> 3。耐腐蚀性

● 碳化钨的施用

>> 1。工业切割工具

>> 2。航空航天和防御

>> 3。医疗设备

>> 4。能源部门

● 环境和经济考虑

>> 1。采矿影响

>> 2。回收技术

● 挑战和创新

>> 1。脆弱和韧性权衡

>> 2。3d打印

>> 3。可持续替代方案

● 市场趋势和未来前景

● 结论

● 常问问题

>> 1。碳化钨与硬度与钻石相比如何？

>> 2。可以焊接或修理碳化钨吗？

>> 3。为什么钴用作碳化钨的粘合剂？

>> 4。碳化碳化碳化物吗？

>> 5。是什么限制了在高温应用中使用碳化钨？

● 引用：

碳化钨碳化合物具有化学配方WC，是由钨和碳原子组成的化合物。它以其出色的硬度，耐磨性和高熔点而闻名，使其在各种工业应用中成为至关重要的材料。但是，问题是否 碳化通碳酸盐 是一种基本物质，需要了解构成基本物质和碳化钨本身的组成。

基本物质简介

基本物质是一种纯化学物质，仅由一种原子组成，其原子数为特色。示例包括氧气（O₂），碳（C）和钨（W）等元素。这些物质由相同元素的原子组成，它们可以在分子中粘合在一起或作为游离原子存在。相反，像碳化钨这样的化合物包含两个或多个以固定比例化学键合的元素。

碳化钨的历史背景

碳化通碳化物是19世纪后期由法国化学家亨利·莫桑（Henri Moissan）合成的。然而，直到1920年代德国科学家开发了用钴粘质剂与钴粘合剂烧结的方法，从而创造了一种足以削减工具的材料，才能实现其工业潜力。到1930年代，它彻底改变了金属加工行业，以高精度加工代替了传统的钢铁工具。

碳化钨的成分

碳化钨是通过将钨（W）和碳（C）原子组合成1：1摩尔比形成的。工业应用中使用的最常见形式含有大约94％的钨和6％的碳。该组成证实碳化钨是一种化合物，而不是基本物质，因为它由两个在晶体结构中化学结合的不同元素组成。

晶体结构

碳化钨具有六角形晶体晶格（图2），每个钨原子都被六个碳原子包围。这种安排有助于其出色的硬度和稳定性。

碳化钨的合成

1。直接化油器

主要方法涉及在氢气大气中以1,400–2,000°C的碳（例如，石墨）加热钨金属或粉末。反应是：

W+C→WC

该过程会产生细碳化碳碳粉，然后将其与钴（6-12％）等粘合剂混合，并在高压下烧结。

2。流体床工艺

较低的替代品使用带有Co/Co₂气体混合物和氢的流化床反应器。这种方法减少了能耗并产生均匀的粒径。

3。化学蒸气沉积（CVD）

CVD技术将碳化氢碳酸盐涂料沉积在基板上，非常适合为航空航天组件创建耐磨性表面。

碳化钨的特性

1。机械性能

- 硬度：MOHS硬度约为9（与Diamond的10相比）。

- 熔点：2,870°C，高于大多数金属。

- 杨的模量：530–700 GPA，比钢僵硬三倍。

- 密度：15.6 g/cm³，与铀相当。

2。导热和电导率

尽管硬度硬度硬度，但碳化钨碳化物仍能有效地进行电力（类似于青铜），并有效地进行了热量加工（EDM）。

3。耐腐蚀性

它在高达600°C的温度下抵抗氧化，并且对大多数酸呈惰性，除了高浓度的氢氟酸和硝酸外。

碳化钨的施用

1。工业切割工具

- 钻头：在磨料环境中，能陶碳化物尖端的钻头（图5）超过100倍。

- 铣削插件：用于加工航空航天制造中的钛和inconel。

2。航空航天和防御

- 火箭喷嘴：在推进系统中承受极端温度。

- 装甲弹药弹药：将WC的密度和硬度用于穿透器。

3。医疗设备

- 手术手术刀：比不锈钢更清晰，更耐用。

- 骨科植入物：与WC涂有关节替换中的耐磨性。

4。能源部门

- 油钻孔插件：WC涂层的钻头减少了深井探索中的停机时间。

- 核控制棒：高中子吸收效率。

环境和经济考虑

1。采矿影响

钨采矿主要在中国（占全球供应量的85％），引起了人们对森林砍伐和水污染的担忧。回收WC废料恢复了95％的材料，减少了对Virgin Ore的依赖。

2。回收技术

- 锌工艺：将钴粘合剂溶解为分离的WC粉末。

- 直接重复使用：压碎的WC废料将其重新插入新工具中。

挑战和创新

1。脆弱和韧性权衡

WC的高硬度带有脆弱性。纳米结构的WC（谷物尺寸<100 nm）等创新不牺牲硬度改善断裂韧性。

2。3d打印

添加剂制造可实现复杂的WC零件，例如用于轻质航空航天组件的晶格结构。

3。可持续替代方案

研究人员正在开发无钴粘合剂（例如镍，铁），以解决传统的WC-Cobalt复合材料中的毒性问题。

市场趋势和未来前景

由汽车和可再生能源领域的需求驱动，全球碳化物市场预计将以6.2％的复合年增长率（2023–2030）增长。主要参与者包括Sandvik AB，Kennametal和三菱材料。

结论

碳化钨在明确的化合物上是化合物，而不是基本物质。它无与伦比的特性巩固了其在制造业到医疗保健等行业中的作用。随着纳米技术和可持续性进步的进步，碳化钨在克服工程挑战中仍然是必不可少的。

常问问题

1。碳化钨与硬度与钻石相比如何？

尽管钻石是最难的天然材料（MOHS 10），但碳化通碳酸盐的排名〜9，使其适用于大多数工业应用，而没有钻石工具的高昂成本。

2。可以焊接或修理碳化钨吗？

不，它的极端硬度使焊接不切实际。损坏的WC组件通常被替换或回收。

3。为什么钴用作碳化钨的粘合剂？

钴通过填补WC晶粒之间的空隙来增强韧性，从而防止裂纹繁殖。但是，像镍这样的替代品正在获得环保生产的吸引力。

4。碳化碳化碳化物吗？

纯WC是非磁性的，但由于钴含量，钴键的变体显示出轻微的磁性。

5。是什么限制了在高温应用中使用碳化钨？

在500°C以上，WC逐渐氧化。涂层等碳化物等涂层用于改善抗氧化耐药性。

引用：

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide

[3] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html

[4] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide

[5] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html

[6] https://www.gauthmath.com/solution/==2= 67973/tungsten-carbide-can-be-be-be-bus-to-to-make-to-make-the-tips-of-ballpoint-ballpoint-pens-pens-pens-pens-phemical-the-new-for?is_new_user = 1

[7] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html

[8] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/tungsten

[9] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatatheet.pdf

[10] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide