Supertrden material

Kaj je super trd material?

Supertrden material je material z vrednostjo trdote, ki presega 40 gigapaskalov (GPa), merjeno s testom trdote po Vickersu. So praktično nestisljive trdne snovi z visoko gostoto elektronov in visoko kovalentnostjo vezi. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti so ti materiali zelo zanimivi na številnih industrijskih področjih, vključno z abrazivi, orodji za poliranje in rezanje, kolutnimi zavorami ter proti obrabi odpornimi in zaščitnimi premazi, vendar ne omejeno nanje.

Način iskanja novih supertrdnih materialov

Pri prvem pristopu raziskovalci posnemajo kratke, usmerjene kovalentne ogljikove vezi diamanta s kombiniranjem lahkih elementov, kot so bor, ogljik, dušik in kisik.

Drugi pristop vključuje te lažje elemente (B, C, N in O), vendar uvaja tudi prehodne kovine z visoko gostoto valentnih elektronov, da se zagotovi visoka nestisljivost. Na ta način so kovine z visokimi nasipnimi moduli, vendar nizko trdoto usklajene z majhnimi kovalentno tvorjenimi atomi, da proizvedejo supertrde materiale. Volframov karbid je industrijsko pomembna manifestacija tega pristopa, čeprav se ne šteje za super trdega. Druga možnost je, da so boridi v kombinaciji s prehodnimi kovinami postali bogato področje supertrdnih raziskav in privedli do odkritij, kot je npr.ReB2,OsB2, inWB4.

Razvrstitev supertrdnih materialov

Supertrde materiale lahko na splošno razvrstimo v dve kategoriji: intrinzične spojine in ekstrinzične spojine. Intrinzična skupina vključuje diamant, kubični borov nitrid (c-BN), ogljikove nitride in ternarne spojine, kot je B-N-C, ki imajo prirojeno trdoto. Nasprotno pa so ekstrinzični materiali tisti, ki imajo super trdoto in druge mehanske lastnosti, ki jih določa njihova mikrostruktura in ne sestava. Primer ekstrinzičnega supertrdnega materiala je nanokristalni diamant, znan kot agregirane diamantne nanopalice.

Diamant je najtrši znani material do danes, s trdoto po Vickersu v območju 70–150 GPa. Diamant kaže visoko toplotno prevodnost in električne izolacijske lastnosti, zato je bilo veliko pozornosti namenjene iskanju praktičnih aplikacij za ta material. Lastnosti posameznih naravnih diamantov ali karbonada se za industrijske namene preveč razlikujejo, zato so sintetični diamanti postali glavno raziskovalno središče.

Sintetični diamant

Visokotlačna sinteza diamantov leta 1953 na Švedskem in leta 1954 v ZDA, ki ju je omogočil razvoj novih aparatur in tehnik, je postala mejnik v sintezi umetnih supertrdnih materialov. Sinteza je jasno pokazala potencial visokotlačnih aplikacij za industrijske namene in spodbudila vse večje zanimanje za to področje.

Rezalnik PDC je nekakšen super trd material, ki stisne polikristalni diamant s substratom iz volframovega karbida. Diamant je ključna surovina za rezkarje PDC. Ker je naravne diamante težko oblikovati in traja dolgo časa, so predragi in dragi za industrijsko uporabo, v tem primeru je imel sintetični diamant veliko vlogo v industriji.

Če vas zanimajo izdelki iz volframovega karbida in želite več informacij in podrobnosti, nas lahko KONTAKTIRATE preko telefona ali elektronske pošte na levi ali NAM POŠLJITE POŠTO na dnu strani.