Supertvrdý materiál

Čo je super tvrdý materiál?

Supertvrdý materiál je materiál s hodnotou tvrdosti presahujúcou 40 gigapascalov (GPa) pri meraní pomocou Vickersovej skúšky tvrdosti. Sú to prakticky nestlačiteľné pevné látky s vysokou hustotou elektrónov a vysokou kovalenciou väzby. V dôsledku ich jedinečných vlastností sú tieto materiály veľmi zaujímavé v mnohých priemyselných oblastiach vrátane, ale nie výlučne, brúsnych materiálov, leštiacich a rezných nástrojov, kotúčových bŕzd a ochranných náterov odolných voči opotrebovaniu.

Spôsob, ako nájsť nové supertvrdé materiály

V prvom prístupe výskumníci napodobňujú krátke, smerové kovalentné uhlíkové väzby diamantu kombináciou ľahkých prvkov, ako je bór, uhlík, dusík a kyslík.

Druhý prístup zahŕňa tieto ľahšie prvky (B, C, N a O), ale tiež zavádza prechodné kovy s vysokou hustotou valenčných elektrónov, aby sa zabezpečila vysoká nestlačiteľnosť. Týmto spôsobom sú kovy s vysokým objemovým modulom, ale nízkou tvrdosťou koordinované s malými kovalentnými atómami, aby sa vytvorili supertvrdé materiály. Karbid volfrámu je priemyselne relevantným prejavom tohto prístupu, hoci sa nepovažuje za super tvrdý. Alternatívne sa boridy kombinované s prechodnými kovmi stali bohatou oblasťou supertvrdého výskumu a viedli k objavom ako napr.ReB2,OsB2, aWB4.

Klasifikácia supertvrdých materiálov

Supertvrdé materiály možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch kategórií: vnútorné zlúčeniny a vonkajšie zlúčeniny. Vnútorná skupina zahŕňa diamant, kubický nitrid bóru (c-BN), nitridy uhlíka a ternárne zlúčeniny, ako je B-N-C, ktoré majú prirodzenú tvrdosť. Naopak, vonkajšie materiály sú tie, ktoré majú super tvrdosť a iné mechanické vlastnosti, ktoré sú určené skôr ich mikroštruktúrou než zložením. Príkladom vonkajšieho supertvrdého materiálu je nanokryštalický diamant známy ako agregované diamantové nanorúdy.

Diamant je doteraz najtvrdší známy materiál s tvrdosťou podľa Vickersa v rozsahu 70–150 GPa. Diamant vykazuje vysokú tepelnú vodivosť aj elektricky izolačné vlastnosti a veľká pozornosť sa venuje hľadaniu praktických aplikácií tohto materiálu. Vlastnosti jednotlivých prírodných diamantov alebo carbonado sa na priemyselné účely príliš líšia, a preto sa syntetické diamanty stali hlavným zameraním výskumu.

Syntetický diamant

Vysokotlaková syntéza diamantov v roku 1953 vo Švédsku a v roku 1954 v USA, ktorú umožnil vývoj nových prístrojov a techník, sa stala míľnikom v syntéze umelých supertvrdých materiálov. Syntéza jasne ukázala potenciál vysokotlakových aplikácií na priemyselné účely a podnietila rastúci záujem o túto oblasť.

PDC fréza je druh supertvrdého materiálu, ktorý zhutňuje polykryštalický diamant so substrátom z karbidu volfrámu. Diamant je kľúčovou surovinou pre PDC frézy. Pretože prírodné diamanty sa ťažko formujú a trvajú dlho, sú príliš drahé a nákladné na priemyselné použitie, v tomto prípade syntetický diamant zohral v tomto odvetví veľkú úlohu.

Ak máte záujem o produkty z karbidu volfrámu a chcete viac informácií a podrobností, môžete NÁS KONTAKTOVAŤ telefonicky alebo poštou vľavo, alebo NÁM POŠLITE MAIL v spodnej časti stránky.