Τι είναι το Καρβίδιο Τούλφραμ;

Καρβίδιο βολφραμίου (σκληρό μέταλλο)

Σιμεντοποιημένα καρβίδια, ή σκληρά μέταλλα όπως συχνά ονομάζονται,είναι υλικά που παράγονται με "σιμεντοποίηση" πολύ σκληρών κόκκων μονοκαρβιδίου του βολφραμίνου (WC) σε μήτρα σύνδεσης από σκληρό κράμα κοβάλτου ή νικελίου με συμπύκνωση υγρής φάσηςΤα καρβίδια τσιμέντου συνδυάζουν την υψηλή σκληρότητα και αντοχή των μεταλλικών καρβίδων (WC, TiC, TaC) ή των καρβονιτρών (π.χ. TiCN) με την αντοχή και την πλαστικότητα ενός μεταλλικού σύνδεσμου (Co, Ni, Fe),που περιέχει τα σκληρά σωματίδια που διανέμονται ομοιόμορφα για να σχηματίσουν μια μεταλλική σύνθετη ύληΤο καρβίδιο του βολφραμίνου είναι το πιο μεταλλικό από τα καρβίδια, και μακράν η πιο σημαντική σκληρή φάση.Όσο πιο σκληρό είναι αλλά τόσο λιγότερο σκληρό συμπεριφέρεται κατά την φόρτωση· και, αντιστρόφως, σημαντικές αυξήσεις στην αντοχή επιτυγχάνονται με μεγαλύτερη ποσότητα μεταλλικού συνδετήρα εις βάρος της σκληρότητας.

Στον τομέα των μηχανικών υλικών, τα τσιμεντοποιημένα καρβίδια διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο, καθώς συνδυάζουν υψηλή σκληρότητα και αντοχή με καλή αντοχή σε ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων,και αποτελούν έτσι την πιο ευπροσάρμοστη ομάδα σκληρών υλικών για εφαρμογές μηχανικής και εργαλείων.

Συνήθως, ένα σκληρό μέταλλο καρβιδίου βολφραμίου μπορεί να έχει τιμή σκληρότητας 1600 HV, ενώ ο ήπιος χάλυβας θα ήταν στην περιοχή των 160 HV κατά 10 φορές χαμηλότερος.

Παρόλο που ονομάζεται σκληρό μέταλλο, το καρβίδιο του βολφραμίνου είναι στην πραγματικότητα ένα σύνθετο υλικό με σκληρά σωματίδια του καρβιδίου του βολφραμίνου ενσωματωμένα σε ένα πιο μαλακό μήτρα μεταλλικού κοβάλτου.

Ο χημικός τύπος του καρβιδίου του βολφραμίνου είναι WC.

Το καρβίδιο του βολφραμίνου παρασκευάζεται με αντίδραση του μετάλλου βολφραμίνου και του άνθρακα στους 1400~2000 °C.Άλλες μέθοδοι περιλαμβάνουν μια κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μέθοδο χαμηλότερης θερμοκρασίας που αντιδρά είτε με μέταλλο βολφραμίου είτε με μπλε WO3 με μείγμα CO/CO2 και H2 μεταξύ 900 και 1200 °C.

Ποιες είναι οι ιδιότητες του σκληρού μετάλλου;

Μηχανικές ιδιότητες:

Οι μηχανικές ιδιότητες αντικατοπτρίζουν την ικανότητα ενός υλικού να αντέχει μια δύναμη ορισμένου τύπου, η οποία, ωστόσο, όταν εφαρμόζεται, απαιτεί πιο ακριβή ορισμό.Για να είμαστε σαφείς υπάρχουν διάφοροι τύποι δύναμης στους οποίους αντιτίθεται η αντίσταση.Για τα σκληρά μέταλλα, οι σημαντικότερες αντίστοιχες μηχανικές ιδιότητες είναι η αντίσταση στην συμπίεση, η αντίσταση στην έλξη, η τριβή, η κόπωση και η εγκάρσια ρήξη των κρούσεων.

  Φυσικές ιδιότητες:

Καρβίδιο βολφραμίου έχει υψηλό σημείο τήξης στους 2,870 °C (5,200 °F), σημείο βρασμού στους 6,000 °C (10,830 °F) υπό πίεση ισοδύναμη με 1 στάνταρ ατμόσφαιρα (100 kPa),θερμική αγωγιμότητα 110 W·m−1·K−1, και συντελεστής θερμικής διαστολής 5,5 μm·m−1·K−1.

Το καρβίδιο του βολφραμίνου είναι εξαιρετικά σκληρό, με κατάταξη περίπου 9 στην κλίμακα Μος, και με αριθμό Βίκερς περίπου 2600.και με αναλογία κοπής 274 GPaΈχει μέγιστη αντοχή σε τράβηγμα 344 MPa, μέγιστη αντοχή σε συμπίεση περίπου 2,7 GPa και αναλογία Poisson 0.31.

Η ταχύτητα ενός διαμήκους κύματος (η ταχύτητα του ήχου) μέσω μιας λεπτής ράβδου από καρβίδιο βολφραμίου είναι 6220 m/s.

Η χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση του καρβιδίου του βολφραμίνου περίπου 0,2 μΩ·m είναι συγκρίσιμη με αυτή ορισμένων μετάλλων (π.χ. βανάδιο 0,2 μΩ·m).

Η WC ενυδατώνεται εύκολα τόσο από το λιώσιμο νικέλιο όσο και από το κοβάλτιο.Το διάγραμμα φάσης δείχνει επίσης ότι υπάρχουν τα λεγόμενα η-καρβίδια με σύνθεσηΤο CO6C που μπορεί να σχηματιστεί και η εύθραυσση αυτών των φάσεων καθιστούν σημαντικό τον έλεγχο της περιεκτικότητας σε άνθρακα στα σκληρά μέταλλα WC-Co.

Χημικές ιδιότητες:

Υπάρχουν δύο καλά χαρακτηρισμένες ενώσεις βολφραμίου και άνθρακα, WC και ημικαρβίδιο βολφραμίου, W 2C. Και οι δύο ενώσεις μπορεί να είναι παρόντες σε επικαλύψεις και οι αναλογίες μπορεί να εξαρτώνται από τη μέθοδο επικαλύψεως.

  Σε υψηλές θερμοκρασίες το WC αποσυντίθεται σε βολφραμίνη και άνθρακα και αυτό μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια θερμικής ψεκασμού υψηλής θερμοκρασίας, π.χ. με μέθοδοι υψηλής ταχύτητας οξυγόνου (HVOF) και υψηλής ενέργειας πλάσματος (HEP).

Η οξείδωση του WC ξεκινά στους 500-600 ° C. Είναι ανθεκτικό στα οξέα και επιτίθεται μόνο από μείγματα υδροφθορικού οξέος / νιτρικού οξέος (HF / HNO3) πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου.Αντιδρά με αέριο φθόριο σε θερμοκρασία δωματίου και χλώριο άνω των 400 °C (752 °F) και δεν αντιδρά για να στεγνώσει το H2 μέχρι το σημείο τήξης τουΤο νάτριο σε λεπτή σκόνη οξειδώνεται εύκολα σε υδατικά διαλύματα υπεροξειδίου του υδρογόνου.μέθοδος που χρησιμοποιείται για την ανάκτηση καυσίμων από σιδηρομεταλλεύματα.