Superkõva materjal

Mis on ülikõva materjal?

Ülikõva materjal on materjal, mille kõvadus ületab Vickersi kõvadustestiga mõõdetuna 40 gigapaskalit (GPa). Need on praktiliselt kokkusurumatud tahked ained, millel on suur elektrontihedus ja kõrge sideme kovalentsus. Nende ainulaadsete omaduste tõttu pakuvad need materjalid suurt huvi paljudes tööstuspiirkondades, sealhulgas, kuid mitte ainult, abrasiivid, poleerimis- ja lõiketööriistad, ketaspidurid ning kulumiskindlad ja kaitsekatted.

Uute ülikõvade materjalide leidmise viis

Esimeses lähenemisviisis jäljendavad teadlased teemandi lühikesi, suunatud kovalentseid süsiniksidemeid, kombineerides kergeid elemente, nagu boor, süsinik, lämmastik ja hapnik.

Teine lähenemisviis sisaldab neid kergemaid elemente (B, C, N ja O), kuid tutvustab ka suure kokkusurumatuse tagamiseks kõrge valentselektroni tihedusega siirdemetalle. Sel viisil koordineeritakse suure mahumooduliga, kuid madala kõvadusega metalle väikeste kovalenti moodustavate aatomitega, et saada ülikõvad materjalid. Volframkarbiid on selle lähenemisviisi tööstuslikult oluline ilming, kuigi seda ei peeta ülikõvaks. Teise võimalusena on boriididest koos siirdemetallidega saanud rikkalik ülikõva uurimistöö valdkond ja need on viinud selliste avastusteni naguReB2,OsB2jaWB4.

Ülikõvade materjalide klassifikatsioon

Ülikõvad materjalid võib üldiselt jagada kahte kategooriasse: sisemised ühendid ja välised ühendid. Sisemine rühm sisaldab teemant, kuupboornitriid (c-BN), süsiniknitriidid ja kolmekomponendilised ühendid, nagu B-N-C, millel on kaasasündinud kõvadus. Vastupidiselt on välised materjalid need, millel on ülikõvadus ja muud mehaanilised omadused, mille määrab pigem nende mikrostruktuur kui koostis. Välise ülikõva materjali näide on nanokristalliline teemant, mida tuntakse agregeeritud teemant-nanovardadena.

Teemant on seni kõige kõvem teadaolev materjal, mille Vickersi kõvadus on vahemikus 70–150 GPa. Teemant demonstreerib nii kõrget soojusjuhtivust kui ka elektriisolatsiooni omadusi ning palju tähelepanu on pööratud selle materjali praktiliste rakenduste leidmisele. Üksikute looduslike teemantide ehk carbonado omadused varieeruvad tööstuslikuks otstarbeks liiga laialdaselt ja seetõttu said sünteetilised teemandid peamise uurimistöö fookuse.

Sünteetiline teemant

Teemantide kõrgsurvesüntees 1953. aastal Rootsis ja 1954. aastal USA-s, mis sai võimalikuks tänu uute seadmete ja tehnikate väljatöötamisele, sai verstapostiks tehislike ülikõvade materjalide sünteesis. Süntees näitas selgelt kõrgsurverakenduste potentsiaali tööstuslikel eesmärkidel ja stimuleeris kasvavat huvi valdkonna vastu.

PDC-lõikur on omamoodi ülikõva materjal, mis tihendab polükristallilist teemanti volframkarbiidist substraadiga. Teemant on PDC-lõikurite peamine tooraine. Kuna looduslikke teemante on raske moodustada ja need võtavad kaua aega, on need liiga kallid ja tööstuslikuks kasutamiseks kulukad, on sünteetilisel teemandil antud juhul selles tööstuses suur roll.

Kui olete huvitatud volframkarbiidist toodetest ja soovite lisateavet ja üksikasju, võite meiega ühendust võtta telefoni või posti teel vasakul või SAADA MEILE POSTI lehe allosas.