Сверхтвердый материал

Что такое сверхтвердый материал?

Сверхтвердый материал — это материал со значением твердости, превышающим 40 гигапаскалей (ГПа) при измерении с помощью теста на твердость по Виккерсу. Это практически несжимаемые твердые тела с высокой электронной плотностью и высокой ковалентностью связей. Благодаря своим уникальным свойствам эти материалы представляют большой интерес во многих областях промышленности, включая, помимо прочего, абразивы, полировальные и режущие инструменты, дисковые тормоза, а также износостойкие и защитные покрытия.

Путь к поиску новых сверхтвердых материалов

В первом подходе исследователи имитируют короткие направленные ковалентные углеродные связи алмаза, комбинируя легкие элементы, такие как бор, углерод, азот и кислород.

Второй подход включает эти более легкие элементы (B, C, N и O), но также вводит переходные металлы с высокой плотностью валентных электронов для обеспечения высокой несжимаемости. Таким образом, металлы с высокими объемными модулями, но низкой твердостью координируются с небольшими атомами, образующими ковалентную связь, для получения сверхтвердых материалов. Карбид вольфрама является промышленно важным проявлением этого подхода, хотя он и не считается сверхтвердым. С другой стороны, бориды в сочетании с переходными металлами стали богатой областью исследований сверхтвердых материалов и привели к таким открытиям, какReB2,OsB2, а такжеWB4.

Классификация сверхтвердых материалов

Сверхтвердые материалы обычно можно разделить на две категории: внутренние соединения и внешние соединения. Внутренняя группа включает алмаз, кубический нитрид бора (c-BN), нитриды углерода и тройные соединения, такие как BNC, которые обладают природной твердостью. И наоборот, внешние материалы — это те, которые обладают сверхтвердостью и другими механическими свойствами, которые определяются их микроструктурой, а не составом. Примером внешнего сверхтвердого материала является нанокристаллический алмаз, известный как агрегированные алмазные наностержни.

Алмаз — самый твердый из известных на сегодняшний день материалов с твердостью по Виккерсу в диапазоне 70–150 ГПа. Алмаз обладает как высокой теплопроводностью, так и электроизоляционными свойствами, поэтому поиску практического применения этого материала уделяется большое внимание. Свойства отдельных природных алмазов или карбонадо слишком сильно различаются для промышленных целей, и поэтому синтетические алмазы стали основным направлением исследований.

Синтетический алмаз

Синтез алмазов под высоким давлением в 1953 г. в Швеции и в 1954 г. в США, ставший возможным благодаря развитию новых аппаратов и технологий, стал важной вехой в синтезе искусственных сверхтвердых материалов. Синтез ясно показал потенциал применения высокого давления в промышленных целях и стимулировал растущий интерес к этой области.

Резак PDC представляет собой разновидность сверхтвердого материала, который уплотняет поликристаллический алмаз с подложкой из карбида вольфрама. Алмаз является основным сырьем для фрез PDC. Поскольку природные алмазы трудно формировать и требуют много времени, они слишком дороги и затратны для промышленного применения, в этом случае синтетические алмазы сыграли большую роль в отрасли.

Если вы заинтересованы в продуктах из карбида вольфрама и хотите получить дополнительную информацию и подробности, вы можете СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ по телефону или почте слева или ОТПРАВИТЬ НАМ ПО ПОЧТЕ внизу страницы.