Superhard materiaal

Wat is superhard materiaal?

Een superhard materiaal is een materiaal met een hardheidswaarde van meer dan 40 gigapascal (GPa), gemeten met de Vickers-hardheidstest. Het zijn vrijwel onsamendrukbare vaste stoffen met een hoge elektronendichtheid en een hoge bindingscovalentie. Als gevolg van hun unieke eigenschappen zijn deze materialen van groot belang in veel industriële gebieden, waaronder, maar niet beperkt tot, schuurmiddelen, polijst- en snijgereedschappen, schijfremmen en slijtvaste en beschermende coatings.

De manier om de nieuwe superharde materialen te vinden

In de eerste benadering emuleren onderzoekers de korte, directionele covalente koolstofbindingen van de diamant door lichte elementen zoals boor, koolstof, stikstof en zuurstof te combineren.

De tweede benadering omvat deze lichtere elementen (B, C, N en O), maar introduceert ook overgangsmetalen met hoge valentie-elektronendichtheden om een ​​hoge onsamendrukbaarheid te verschaffen. Op deze manier worden metalen met een hoge bulkmoduli maar een lage hardheid gecoördineerd met kleine covalent-vormende atomen om superharde materialen te produceren. Wolfraamcarbide is een industrieel relevante manifestatie van deze benadering, hoewel het niet als superhard wordt beschouwd. Als alternatief zijn boriden in combinatie met overgangsmetalen een rijk gebied van superhard onderzoek geworden en hebben ze geleid tot ontdekkingen zoalsReB2,OsB2, enWB4.

Classificatie van superharde materialen

Superharde materialen kunnen over het algemeen in twee categorieën worden ingedeeld: intrinsieke verbindingen en extrinsieke verbindingen. De intrinsieke groep omvat diamant, kubisch boornitride (c-BN), koolstofnitriden en ternaire verbindingen zoals BNC, die een aangeboren hardheid bezitten. Omgekeerd zijn extrinsieke materialen materialen met een superhardheid en andere mechanische eigenschappen die eerder worden bepaald door hun microstructuur dan door hun samenstelling. Een voorbeeld van extrinsiek superhard materiaal is een nanokristallijne diamant die bekend staat als geaggregeerde diamanten nanostaafjes.

Diamant is het hardst bekende materiaal tot nu toe, met een Vickers-hardheid in het bereik van 70-150 GPa. Diamant vertoont zowel een hoge thermische geleidbaarheid als elektrisch isolerende eigenschappen, en er is veel aandacht besteed aan het vinden van praktische toepassingen voor dit materiaal. De eigenschappen van individuele natuurlijke diamanten of carbonado variëren te sterk voor industriële doeleinden, en daarom werden synthetische diamanten een belangrijk onderzoeksfocus.

Synthetische diamant

De hogedruksynthese van diamanten in 1953 in Zweden en in 1954 in de VS, mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van nieuwe apparaten en technieken, werd een mijlpaal in de synthese van kunstmatige superharde materialen. De synthese toonde duidelijk het potentieel van hogedruktoepassingen voor industriële doeleinden en stimuleerde een groeiende interesse in het veld.

PDC-snijder is een soort superhard materiaal dat polykristallijne diamant comprimeert met een wolfraamcarbidesubstraat. Diamant is de belangrijkste grondstof voor PDC-snijders. Omdat natuurlijke diamanten moeilijk te vormen zijn en lang duren, zijn ze te duur en kostbaar voor industriële toepassing. In dit geval heeft synthetische diamant een grote rol gespeeld in de industrie.

Als u geïnteresseerd bent in producten van wolfraamcarbide en meer informatie en details wilt, kunt u CONTACT MET ONS opnemen via telefoon of e-mail aan de linkerkant, of STUUR ONS MAIL onderaan de pagina.