Abad kekerasan: sejarah karbida tungsten

Dari bola lampu ke latihan batu: penemuan

Kisah Tungsten Carbide (WC) adalah salah satu keperluan industri yang memacu kejayaan dalam sains bahan.

Elemen tungsten

Perjalanan bermula pada abad ke -18 dengan penemuan elemen Tungsten (W) . Terkenal dengan ketumpatan yang luar biasa dan titik lebur tertinggi semua logam (over $3,400^{\circ}\text{C}$), it quickly became the material of choice for filamen dalam lampu lampu pijar Pada awal 1900 -an. Proses melukis logam yang sangat sukar ini ke dalam wayar halus yang diperlukan mati yang hampir sama dengan berlian.

Kelahiran karbida simen

Kejayaan penting berlaku di Jerman pada tahun 1920 -an . Jurutera di syarikat mentol elektrik Osram sangat mencari alternatif yang lebih murah dan lebih sukar untuk berlian mahal yang digunakan untuk menarik dawai tungsten. Keperluan ini membawa kepada ciptaan karbida bersemangat (atau hardmetal) oleh Karl Schröter.

• Idea: Menggabungkan kekerasan melampau serbuk tungsten carbide (WC) dengan mulur, "gam" logam - Cobalt .
• Hasilnya: Hardmetal moden yang pertama: bahan komposit dengan rintangan calar seramik tetapi ketahanan dan rintangan logam. Bahan revolusioner ini dengan cepat menggantikan berlian dalam lukisan mati dan tidak lama lagi tersebar ke dunia pemotongan dan penggerudian yang lebih luas.

Sains Kekuatan: Mengapa WC begitu sukar

Apa yang memberi tungsten Carbide kekerasan seperti berliannya? Jawapannya terletak pada ikatan peringkat atom antara atom tungsten dan karbon.

Struktur kristal

Tungsten Carbide membentuk kisi kristal yang unik. Dalam kompaun (WC), atom karbon sesuai dengan ruang antara atom tungsten yang lebih besar. Struktur yang dihasilkan mempunyai ciri yang sangat kuat ikatan kovalen antara tungsten dan karbon, digabungkan dengan kuat ikatan logam antara atom tungsten sendiri.

Gabungan ini adalah apa yang mewujudkan sifat -sifat terkenal:

• Kekerasan yang melampau: Yang kuat, berarah ikatan kovalen Menentang ubah bentuk dan menggaru. Ia biasanya skor 9 hingga 9.5 pada skala Mohs , kedua hanya untuk berlian (10).
• Kekuatan yang tinggi dan ketangguhan: Logam Cobalt binder yang memegang zarah WC bersama -sama menyediakan yang diperlukan ketangguhan -A rintangan untuk melanggar atau menghancurkan di bawah kesan -yang serbuk karbida tungsten yang suci dan rapuh akan kekurangan.

Zarah -zarah halus karbida tungsten tersebar di seluruh matriks kobalt, mewujudkan a Komposit matriks logam Itu jauh lebih tinggi daripada mana-mana bahan tunggal untuk aplikasi tugas berat.

Tungsten Carbide di Dunia Moden: Transformasi Perindustrian

Penggunaan karbida yang disemokkan secara meluas membawa kepada revolusi perindustrian, meningkatkan produktiviti di hampir setiap industri berat.

Kecekapan pemesinan

Alat karbida tungsten dapat mengekalkan kelebihan tajam pada suhu yang akan menyebabkan alat keluli tradisional dengan cepat membosankan (harta yang dipanggil kekerasan panas ).

• Kesan: Ini membolehkan pengeluar meningkatkan kelajuan pemotongan dan kadar suapan pada mesin bubur dan mesin penggilingan Hingga lima kali lebih cepat Daripada dengan alat keluli berkelajuan tinggi (HSS), secara drastik mengurangkan masa dan kos pengeluaran.

Penguasaan dalam perlombongan

Di sektor sumber, tip tungsten karbida secara harfiah Mengunyah melalui Bahan -bahan yang paling sukar di planet ini.

• Penggerudian batu: Bit yang digunakan untuk penerokaan minyak dan gas, serta pemecahan batu, disemat dengan sisipan WC. Bit ini boleh bertahan 10 kali lebih lama daripada alat keluli, mengurangkan downtime mahal untuk penyelenggaraan.
• Pembinaan: Mesin membosankan terowong (TBMS) bergantung pada cakera tungsten karbida untuk mengisar melalui gunung dan meletakkan terowong bawah tanah atau infrastruktur baru.

Pertandingan yang paling sukar: WC vs Titanium

Walaupun sering keliru, tungsten carbide dan titanium berfungsi dengan tujuan yang sangat berbeza kerana sifat teras mereka.

Ringkas Titanium . Sekiranya anda memerlukan bahan yang paling sukar, paling tahan lelasan untuk memotong atau mengisar sesuatu, anda memilih Tungsten Carbide .