Vật liệu siêu cứng

Vật liệu siêu cứng là gì?

Vật liệu siêu cứng là vật liệu có giá trị độ cứng vượt quá 40 gigapascal (GPa) khi được đo bằng bài kiểm tra độ cứng Vickers. Chúng là chất rắn hầu như không nén được với mật độ điện tử cao và cộng hóa trị liên kết cao. Do những đặc tính độc đáo của chúng, những vật liệu này rất được quan tâm trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm nhưng không giới hạn ở chất mài mòn, dụng cụ đánh bóng và cắt, phanh đĩa, lớp phủ chống mài mòn và bảo vệ.

Cách tìm vật liệu siêu cứng mới

Trong cách tiếp cận đầu tiên, các nhà nghiên cứu mô phỏng các liên kết cacbon cộng hóa trị ngắn, có hướng của kim cương bằng cách kết hợp các nguyên tố nhẹ như bo, cacbon, nitơ và oxy.

Cách tiếp cận thứ hai kết hợp các nguyên tố nhẹ hơn này (B, C, N và O), nhưng cũng đưa vào các kim loại chuyển tiếp có mật độ điện tử hóa trị cao để tạo ra tính không áp suất cao. Bằng cách này, các kim loại có modul khối lượng lớn nhưng độ cứng thấp được phối hợp với các nguyên tử hình thành cộng hóa trị nhỏ để tạo ra vật liệu siêu cứng. Cacbua vonfram là một biểu hiện liên quan đến công nghiệp của phương pháp này, mặc dù nó không được coi là siêu cứng. Ngoài ra, borid kết hợp với các kim loại chuyển tiếp đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu siêu cứng phong phú và dẫn đến những khám phá nhưReB2,OsB2, vàWB4.

Phân loại vật liệu siêu cứng

Vật liệu siêu cứng nói chung có thể được phân thành hai loại: hợp chất bên trong và hợp chất bên ngoài. Nhóm nội tại bao gồm kim cương, nitrua bo khối (c-BN), nitrua cacbon và các hợp chất bậc ba như B-N-C, có độ cứng bẩm sinh. Ngược lại, vật liệu bên ngoài là những vật liệu có độ siêu cứng và các tính chất cơ học khác được xác định bởi cấu trúc vi mô của chúng chứ không phải là thành phần. Một ví dụ về vật liệu siêu cứng bên ngoài là kim cương tinh thể nano được gọi là các thanh nano kim cương tổng hợp.

Kim cương là vật liệu cứng nhất được biết đến cho đến nay, với độ cứng Vickers trong khoảng 70–150 GPa. Kim cương thể hiện cả đặc tính dẫn nhiệt và cách điện cao, và nhiều người đã chú ý đến việc tìm kiếm các ứng dụng thực tế cho vật liệu này. Các thuộc tính của từng viên kim cương tự nhiên hoặc cacbonado khác nhau quá nhiều cho các mục đích công nghiệp, và do đó kim cương tổng hợp đã trở thành một trọng tâm nghiên cứu chính.

Kim cương tổng hợp

Quá trình tổng hợp kim cương ở áp suất cao vào năm 1953 ở Thụy Điển và năm 1954 ở Mỹ được thực hiện nhờ sự phát triển của thiết bị và kỹ thuật mới, đã trở thành một cột mốc quan trọng trong quá trình tổng hợp vật liệu siêu cứng nhân tạo. Việc tổng hợp cho thấy rõ tiềm năng của các ứng dụng áp suất cao cho các mục đích công nghiệp và kích thích sự quan tâm ngày càng tăng trong lĩnh vực này.

Máy cắt PDC là một loại vật liệu siêu cứng để nén kim cương đa tinh thể với nền cacbua vonfram. Kim cương là nguyên liệu chính cho máy cắt PDC. Bởi vì kim cương tự nhiên rất khó hình thành và mất nhiều thời gian, chúng quá đắt và tốn kém cho ứng dụng công nghiệp, trong trường hợp này, kim cương tổng hợp đã đóng một vai trò lớn trong ngành công nghiệp.

Nếu bạn quan tâm đến các sản phẩm vonfram cacbua và muốn biết thêm thông tin và chi tiết, bạn có thể LIÊN HỆ VỚI CHÚNG TÔI qua điện thoại hoặc mail ở bên trái, hoặc GỬI MAIL CHO CHÚNG TÔI ở cuối trang.