Superhårdt materiale

Hvad er super hårdt materiale?

Et superhårdt materiale er et materiale med en hårdhedsværdi på over 40 gigapascal (GPa) målt ved Vickers hårdhedstest. De er praktisk talt inkompressible faste stoffer med høj elektrondensitet og høj bindingskovalens. Som et resultat af deres unikke egenskaber er disse materialer af stor interesse i mange industriområder, herunder, men ikke begrænset til, slibemidler, polerings- og skæreværktøjer, skivebremser og slidbestandige og beskyttende belægninger.

Måden at finde de nye superhårde materialer

I den første tilgang emulerer forskere diamantens korte, retningsbestemte kovalente kulstofbindinger ved at kombinere lette elementer som bor, kulstof, nitrogen og oxygen.

Den anden tilgang inkorporerer disse lettere elementer (B, C, N og O), men introducerer også overgangsmetaller med høje valenselektrondensiteter for at give høj inkompressibilitet. På denne måde koordineres metaller med høje bulkmoduler men lav hårdhed med små kovalentdannende atomer for at producere superhårde materialer. Wolframcarbid er en industrirelevant manifestation af denne tilgang, selvom den ikke anses for at være super hård. Alternativt er borider kombineret med overgangsmetaller blevet et rigt område for superhård forskning og har ført til opdagelser som f.eks.ReB2,OsB2, ogWB4.

Klassificering af superhårde materialer

Superhårde materialer kan generelt klassificeres i to kategorier: indre forbindelser og ydre forbindelser. Den iboende gruppe omfatter diamant, kubisk bornitrid (c-BN), carbonnitrider og ternære forbindelser såsom B-N-C, som har en medfødt hårdhed. Omvendt er ydre materialer dem, der har superhårdhed og andre mekaniske egenskaber, der er bestemt af deres mikrostruktur snarere end sammensætning. Et eksempel på ydre superhårdt materiale er en nanokrystallinsk diamant kendt som aggregerede diamant nanorods.

Diamant er det hårdeste kendte materiale til dato, med en Vickers hårdhed i området 70-150 GPa. Diamant demonstrerer både høj termisk ledningsevne og elektrisk isolerende egenskaber, og der er lagt stor vægt på at finde praktiske anvendelser for dette materiale. Egenskaberne af individuelle naturlige diamanter eller carbonado varierer for meget til industrielle formål, og derfor blev syntetiske diamanter et stort forskningsfokus.

Syntetisk diamant

Højtrykssyntesen af ​​diamanter i 1953 i Sverige og i 1954 i USA, muliggjort af udviklingen af ​​nye apparater og teknikker, blev en milepæl i syntesen af ​​kunstige superhårde materialer. Syntesen viste tydeligt potentialet ved højtryksanvendelser til industrielle formål og stimulerede stigende interesse for området.

PDC cutter er en slags superhårdt materiale, der komprimerer polykrystallinsk diamant med et wolframcarbidsubstrat. Diamant er det vigtigste råmateriale til PDC fræsere. Fordi naturlige diamanter er svære at danne og tager lang tid, er de for dyre og dyre til industriel anvendelse, i dette tilfælde har syntetisk diamant spillet en stor rolle i industrien.

Hvis du er interesseret i hårdmetalprodukter og ønsker mere information og detaljer, kan du KONTAKT OS på telefon eller mail til venstre, eller SEND OS MAIL nederst på siden.