Materiał supertwardy

Co to jest super twardy materiał?

Materiał supertwardy to materiał o wartości twardości przekraczającej 40 gigapaskali (GPa) mierzonej testem twardości Vickersa. Są to praktycznie nieściśliwe ciała stałe o dużej gęstości elektronowej i wysokiej kowalencyjności wiązań. Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości materiały te cieszą się dużym zainteresowaniem w wielu dziedzinach przemysłu, w tym między innymi w materiałach ściernych, narzędziach do polerowania i cięcia, hamulcach tarczowych oraz powłokach odpornych na zużycie i ochronnych.

Sposób na znalezienie nowych supertwardych materiałów

W pierwszym podejściu naukowcy naśladują krótkie, kierunkowe kowalencyjne wiązania węglowe diamentu, łącząc lekkie pierwiastki, takie jak bor, węgiel, azot i tlen.

Drugie podejście obejmuje te lżejsze pierwiastki (B, C, N i O), ale także wprowadza metale przejściowe o wysokiej gęstości elektronów walencyjnych, aby zapewnić wysoką nieściśliwość. W ten sposób metale o wysokim module objętościowym, ale niskiej twardości są skoordynowane z małymi atomami tworzącymi kowalencje, aby wytworzyć supertwarde materiały. Węglik wolframu jest ważnym dla przemysłu przejawem tego podejścia, chociaż nie jest uważany za super twardy. Alternatywnie, borki w połączeniu z metalami przejściowymi stały się bogatym obszarem badań supertwardych i doprowadziły do ​​takich odkryć, jakReB2,OsB2, orazWB4.

Klasyfikacja materiałów supertwardych

Materiały supertwarde można ogólnie podzielić na dwie kategorie: związki wewnętrzne i związki zewnętrzne. Właściwa grupa obejmuje diament, regularny azotek boru (c-BN), azotki węgla i związki trójskładnikowe, takie jak B-N-C, które mają wrodzoną twardość. I odwrotnie, materiały zewnętrzne to te, które mają super twardość i inne właściwości mechaniczne, które są określane raczej przez ich mikrostrukturę niż skład. Przykładem zewnętrznego supertwardego materiału jest nanokrystaliczny diament znany jako zagregowane nanopręty diamentowe.

Diament jest jak dotąd najtwardszym znanym materiałem o twardości Vickersa w zakresie 70-150 GPa. Diament wykazuje zarówno wysoką przewodność cieplną, jak i właściwości elektroizolacyjne, przy czym wiele uwagi poświęcono znalezieniu praktycznego zastosowania tego materiału. Właściwości poszczególnych diamentów naturalnych lub carbonado różnią się zbytnio do celów przemysłowych, dlatego też głównym przedmiotem badań stały się diamenty syntetyczne.

Syntetyczny diament

Wysokociśnieniowa synteza diamentów w 1953 r. w Szwecji i 1954 r. w USA, możliwa dzięki opracowaniu nowej aparatury i technik, stała się kamieniem milowym w syntezie sztucznych materiałów supertwardych. Synteza wyraźnie pokazała potencjał zastosowań wysokociśnieniowych do celów przemysłowych i pobudziła rosnące zainteresowanie tą dziedziną.

Frez PDC to rodzaj super twardego materiału, który zagęszcza polikrystaliczny diament z podłożem z węglika wolframu. Diament jest kluczowym surowcem dla ploterów tnących PDC. Ponieważ naturalne diamenty są trudne do uformowania i zajmują dużo czasu, są zbyt drogie i kosztowne do zastosowań przemysłowych, w tym przypadku diament syntetyczny odegrał wielką rolę w branży.

Jeśli interesują Cię produkty z węglika wolframu i chcesz uzyskać więcej informacji i szczegółów, możesz SKONTAKTOWAĆ SIĘ Z NAMI telefonicznie lub pocztą po lewej stronie lub WYŚLIJ DO NAS POCZTA na dole strony.