Szuperkemény anyag

Mi az a szuper kemény anyag?

A szuperkemény anyag olyan anyag, amelynek keménysége meghaladja a 40 gigapascalt (GPa) a Vickers keménységi teszttel mérve. Gyakorlatilag összenyomhatatlan szilárd anyagok, nagy elektronsűrűséggel és nagy kötés kovalensséggel. Egyedülálló tulajdonságaik miatt ezek az anyagok nagy érdeklődésre tartanak számot számos ipari területen, beleértve, de nem kizárólagosan, a csiszolóanyagokat, a polírozó- és vágószerszámokat, a tárcsafékeket, valamint a kopásálló és védőbevonatokat.

Az új szuperkemény anyagok megtalálásának módja

Az első megközelítésben a kutatók a gyémánt rövid, irányított kovalens szénkötéseit emulálják könnyű elemek, például bór, szén, nitrogén és oxigén kombinálásával.

A második megközelítés magában foglalja ezeket a könnyebb elemeket (B, C, N és O), de bevezeti a nagy vegyértékű elektronsűrűségű átmeneti fémeket is, hogy nagy összenyomhatatlanságot biztosítson. Ily módon a nagy térfogati modulusú, de alacsony keménységű fémeket kis kovalensképző atomokkal koordinálják szuperkemény anyagok előállításához. A volfrámkarbid ennek a megközelítésnek az iparilag releváns megnyilvánulása, bár nem tekinthető túl keménynek. Alternatív megoldásként a boridok átmeneti fémekkel kombinálva a szuperkemény kutatás gazdag területévé váltak, és olyan felfedezésekhez vezettek, mint pl.ReB2,OsB2, ésWB4.

A szuperkemény anyagok osztályozása

A szuperkemény anyagok általában két kategóriába sorolhatók: belső vegyületek és külső vegyületek. A belső csoportba tartoznak a gyémánt, a köbös bór-nitrid (c-BN), a szén-nitridek és a háromkomponensű vegyületek, mint például a B-N-C, amelyek veleszületett keménységgel rendelkeznek. Ezzel szemben a külső anyagok azok, amelyek szuper keménységgel és egyéb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket nem összetételük, hanem mikroszerkezetük határoz meg. A külső szuperkemény anyagra példa az aggregált gyémánt nanorudaknak nevezett nanokristályos gyémánt.

A gyémánt az eddigi legkeményebb ismert anyag, Vickers-keménysége 70-150 GPa tartományba esik. A gyémánt magas hővezető képességgel és elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és nagy figyelmet fordítottak ennek az anyagnak a gyakorlati alkalmazására. Az egyes természetes gyémántok vagy a carbonado tulajdonságai túlságosan eltérőek az ipari célokhoz képest, ezért a szintetikus gyémántok a kutatás fő fókuszpontjává váltak.

Szintetikus gyémánt

A gyémántok nagynyomású szintézise 1953-ban Svédországban és 1954-ben az Egyesült Államokban, amelyet új berendezések és technikák kifejlesztése tett lehetővé, mérföldkővé vált a mesterséges szuperkemény anyagok szintézisében. A szintézis egyértelműen megmutatta a nagynyomású ipari alkalmazásokban rejlő lehetőségeket, és felkeltette az érdeklődést a terület iránt.

A PDC vágó egyfajta szuperkemény anyag, amely a polikristályos gyémántot keményfém hordozóval tömöríti. A gyémánt a PDC marók legfontosabb nyersanyaga. Mivel a természetes gyémántok nehezen formálhatók és hosszú ideig tartanak, túl drágák és költségesek az ipari alkalmazáshoz, ebben az esetben a szintetikus gyémánt nagy szerepet játszott az iparban.

Ha érdekelnek a keményfém termékek, és további információkra és részletekre van szükséged, akkor a bal oldalon lévő telefonon vagy e-mailben KAPCSOLATOT KEREShetsz, vagy az oldal alján KÜLDJEN MEGOLDALT.