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● 介紹
● 什麼是鎢?
>> 鎢的關鍵特性
● 什麼是碳化鎢?
>> 碳化鎢的關鍵特性
● 化學結構和成分
● 硬度和耐磨性
>> MOHS硬度量表
>> 抗拉強度
>> 抗壓強度
>> 彎曲強度
● 堅韌和韌性
>> 脆性
>> 韌性
>> 耐熱性
>> 耐腐蝕性
● 工業和商業應用
>> 鎢
>> 碳化鎢
>> 採礦和資源注意事項
>> 壽命和可回收性
● 結論
● 引用:
當涉及到高級材料以其強度,耐用性和多功能性而珍視時,很少有物質吸引到鎢和鎢和 碳化鎢。這兩種材料經常在同一呼吸中提到,但是它們的特性,應用,甚至它們的定義都有很大差異。問題,“什麼更強壯:鎢或碳化碳?”比首先出現的要復雜。這篇全面的文章將探索兩種材料的科學,結構和現實世界使用,分解其優勢和劣勢,並幫助您確定哪種最適合自己的需求。
鎢和碳化鐵碳化物都以其出色的物理特性而聞名。但是,儘管鎢是純元素,但碳化鎢是一種將鎢與碳和碳和金屬粘合劑結合的化合物。它們的獨特特徵使它們在從航空航天和採礦到珠寶和電子產品等行業中必不可少。
了解這些材料之間的差異對於選擇適合您的應用程序的差異至關重要。本文深入研究了他們的化學,機械性能和實際用途,為哪個問題更強大以及原因提供了明確的答案。
鎢在周期桌上象徵為W,是一種過渡金屬,原子數為74。它是最密集的元素之一,密度為19.3 g/cm³ 3 g/cm³,並擁有3,422°C時任何金屬的最高熔點(6,192°F)。鎢是堅硬,重型且對腐蝕具有高度耐藥性。
- 顏色:銀白色,有光澤
- 密度:19.3 g/cm³
- 熔點:3,422°C(6,192°F)
- 電導率:高
- 耐腐蝕性:極好
鎢的密度,硬度和耐熱性的獨特組合使其在高溫環境以及重量是優勢的應用中具有價值,例如配重和輻射屏蔽。
碳化鎢(WC)是一種化合物,通過以相等比例的比例組合鎢和碳原子產生。大多數商業鎢碳化物是通過將鎢粉與碳和粘合劑(通常是鈷)混合而產生的,然後在高溫下燒結混合物。
- 顏色:灰色,金屬光澤
- 密度:15.6–15.7 g/cm³
- 熔點:2,870°C(5,198°F)
- 硬度:極高,靠近鑽石
- 耐磨性:出色
從技術上講,碳化物是一種陶瓷,但由於金屬粘合劑將穀物凝聚在一起,因此通常稱為“固定碳化物”。這種獨特的結構使其罕見地結合了硬度和韌性。
特性 | 鎢(W) | 碳化鎢(WC) |
---|---|---|
化學公式 | w | 廁所 |
晶體結構 | 以身體為中心的立方體 | 六角形 |
密度(g/cm³) | 19.3 | 15.6–15.7 |
熔點(°C) | 3,422 | 2,870 |
主要組件 | 純鎢 | 鎢 +碳( +粘合劑) |
鎢的金屬粘結使其具有延展性和韌性,而碳化鎢之間的鎢與鎢和碳原子之間的共價鍵產生了剛性,堅硬的結構。碳化鎢中的鈷等金屬粘合劑的添加進一步增強了其韌性。
- 鎢:7.5
- 碳化鎢:9–9.5(僅次於鑽石)
碳化通碳化物的硬度使它具有令人難以置信的抵抗力,可抵抗刮擦,磨損和變形。這就是為什麼它是工業切割工具,採礦設備和耐磨性塗料的首選材料的原因。
-Tungsten:〜550–620 MPa(隨著純度而變化)
-Tungsten碳化物:350–700 MPa(取決於粘合劑和晶粒尺寸)
-Tungsten:〜1,510 MPA
-Tungsten碳化物:2,683–4,780 MPA
-Tungsten碳化物:最多1,830 MPa
強度型 | 鎢(MPA) | 碳化鎢(MPA) |
---|---|---|
拉伸 | 550–620 | 350–700 |
抗壓 | 〜1,510 | 2,683–4,780 |
彎曲 | 〜700 | 1,830 |
碳化鎢的壓縮和彎曲強度遠遠優於純鎢,它是存在壓碎力的應用的理想選擇。
- 鎢:更多的延展性,可以吸收影響
-Tungsten碳化物:極其硬但脆弱;可以在撞擊時碎片或破碎
韌性是材料吸收能量和變形而不會破裂的能力的量度。鎢是一種金屬,更具延展性,並且在撞擊下破裂的可能性較小。碳化通碳酸鹽雖然極其艱難,但如果猛烈擊中,碳化物卻更容易易碎。
Tungsten以其高熔點和在升高溫度下保持強度的能力而聞名,非常適合在燈泡細絲和火箭噴嘴中使用。碳化通碳酸鹽雖然也耐熱,但在1000°C以上的溫度下開始降解,尤其是在氧化環境中。
兩種材料都對大多數酸和鹼都有抵抗力,但是如果粘合劑(如鈷)受到化學物質的攻擊,則碳化鎢可能更容易受到腐蝕。在不同環境中,鎢的腐蝕性更加一致。
- 電絲(燈泡,電子設備)
- X射線管和輻射屏蔽
- 舉重和平衡(航空航天,運動)
- 航空航天組件
- 高溫爐零件
- 切割工具(鑽頭,鋸刀片,末端磨坊)
- 採礦和鑽井設備
- 工業死亡和拳
- 裝甲彈藥
- 磨料媒體和耐磨性塗料
- 珠寶(戒指,手鐲)
在涉及磨損或切割的任何應用中,碳化鎢的出色硬度和耐磨性使其無價。鎢具有較高的密度和延展性,用於為重量和抗衝擊力至關重要的應用選擇。
鎢和碳化鎢都需要挖掘鎢礦,這是能源密集型的,如果不負責任地管理,可能會對環境產生影響。鎢的回收率正在增加,尤其是在工具和電子行業中,有助於減少環境足跡。
碳化通碳化物工具的使用壽命明顯長於鋼工具,減少廢物和頻繁更換的需求。鎢和碳化鎢均可回收,許多製造商現在為二手碳化物工具和鎢產品提供回收計劃。
在硬度,耐磨性和抗壓強度方面,碳化鎢是明顯的贏家。它的MOHS硬度為9-9.5,抗壓強度高達4,780 MPa,使其非常適合切割,鑽孔和耐磨的應用。它在不壓裂的情況下吸收能量的能力使其比涉及重型影響或需要靈活性的應用更可取。在文化中,鎢和碳化鎢之間的選擇取決於您應用程序的特定需求。如果您需要極端的硬度和耐磨性,請選擇碳化鎢。如果您需要抗衝擊力和密度,則可能是更好的選擇。材料在現代工業和技術中都有其位置,並且了解它們的差異可確保您為工作選擇合適的工具。
是的,碳化鎢比純鎢更難。在MOHS量表上,碳化鎢的速率為9-9.5,幾乎與鑽石一樣硬,而鎢的速率約為7.5。
碳化通碳酸鹽的極端硬度是以增加脆性為代價的。其類似陶瓷的結構抵抗了變形,但吸收影響較低,使其容易在突然的力下進行碎裂或破裂。鎢是一種金屬,更具延展性,可以更好地承受影響。
由於其出色的刮擦性和保持拋光效果的能力,碳化鎢通常是珠寶的首選。但是,它的脆性意味著如果掉落在堅硬的表面上,它可能會破裂或破碎,而純鎢的可能性較小,但可以更容易刮擦,但可以更容易刮擦。
由於其硬度,碳化鎢非常困難。它通常以其“綠色”(未插入)狀態形狀,然後燒結以達到最終硬度。加工成品的碳化碳化碳纖維組件需要塗有鑽石塗層的工具。
碳化鎢碳化物廣泛用於需要極端硬度和耐磨性的工業應用中,例如切割工具,採礦設備,模具,拳,耐磨料和耐磨塗料。它在高壓力條件下保持清晰度和結構完整性的能力使其在這些領域必不可少。
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