חומר סופר קשיח

מהו חומר סופר קשה?

חומר סופר קשיח הוא חומר עם ערך קשיות העולה על 40 ג'יגה-פסקל (GPa) כאשר הוא נמדד במבחן הקשיות של Vickers. הם מוצקים כמעט בלתי ניתנים לדחיסה עם צפיפות אלקטרונים גבוהה וקוולנטיות קשרים גבוהה. כתוצאה מתכונותיהם הייחודיות, חומרים אלו מעוררים עניין רב באזורי תעשייה רבים, לרבות, אך לא רק, חומרים שוחקים, כלי ליטוש וחיתוך, בלמי דיסק וציפויים עמידים בפני שחיקה ומגנים.

הדרך למצוא את החומרים הסופר-קשים החדשים

בגישה הראשונה, החוקרים מחקים את קשרי הפחמן הקוולנטיים הקצרים והכיווניים של היהלום על ידי שילוב של יסודות קלים כמו בורון, פחמן, חנקן וחמצן.

הגישה השנייה משלבת את היסודות הקלים יותר (B, C, N ו-O), אך מציגה גם מתכות מעבר עם צפיפות אלקטרונים ערכית גבוהה כדי לספק חוסר דחיסה גבוה. בדרך זו, מתכות בעלות מודולי תפזורת גבוהים אך קשיות נמוכה מתואמות עם אטומים קטנים היוצרים קוולנטיים כדי לייצר חומרים קשים במיוחד. טונגסטן קרביד הוא ביטוי רלוונטי תעשייתי של גישה זו, למרות שהוא לא נחשב סופר קשה. לחילופין, בורידים בשילוב מתכות מעבר הפכו לתחום עשיר של מחקר סופר-קשה והובילו לתגליות כמוReB2,OsB2, וWB4.

סיווג חומרים סופר קשים

ניתן לסווג חומרים סופר קשים בדרך כלל לשתי קטגוריות: תרכובות פנימיות ותרכובות חיצוניות. הקבוצה הפנימית כוללת יהלומים, ניטריד בורון מעוקב (c-BN), ניטרידים פחמן ותרכובות טרינריות כגון B-N-C, בעלות קשיות מולדת. לעומת זאת, חומרים חיצוניים הם אלה שיש להם קשיות סופר ותכונות מכניות אחרות שנקבעות על ידי המיקרו-מבנה שלהם ולא על פי הרכבם. דוגמה לחומר סופר-קשיח חיצוני הוא יהלום ננו-גבישי הידוע בשם ננורוד יהלום מצטבר.

יהלום הוא החומר הקשה ביותר הידוע עד כה, עם קשיות ויקרס בטווח של 70-150 GPa. יהלום מפגין גם מוליכות תרמית גבוהה וגם תכונות בידוד חשמלי, ותשומת לב רבה הוקדשה למציאת יישומים מעשיים לחומר זה. המאפיינים של יהלומים טבעיים בודדים או קרבונדו משתנים במידה רבה מדי למטרות תעשייתיות, ולכן יהלומים סינתטיים הפכו למוקד מחקר מרכזי.

יהלום סינטטי

סינתזת הלחץ הגבוה של יהלומים בשנת 1953 בשוודיה וב-1954 בארה"ב שהתאפשרה על ידי פיתוח מכשירים וטכניקות חדשות, הפכה לאבן דרך בסינתזה של חומרים סופר-קשים מלאכותיים. הסינתזה הראתה בבירור את הפוטנציאל של יישומים בלחץ גבוה למטרות תעשייתיות ועוררה עניין גובר בתחום.

חותך PDC הוא סוג של חומר סופר קשיח הדוחס יהלום רב גבישי עם מצע טונגסטן קרביד. יהלום הוא חומר הגלם העיקרי עבור חותכי PDC. מכיוון שקשה ליצור יהלומים טבעיים ונמשכים זמן רב, הם יקרים מדי ויקרים ליישום תעשייתי, במקרה זה, ליהלום סינטטי מילא תפקיד גדול בתעשייה.

אם אתה מעוניין במוצרי טונגסטן קרביד ומעוניין במידע ופרטים נוספים, תוכל ליצור קשר בטלפון או בדואר משמאל, או שלח לנו דואר בתחתית העמוד.