W nieustępliwym dążeniu do materiałów, które mogą wytrzymać najbardziej karne warunki, Poszty złożone z węglików pojawiły się jako kamień węgielny nowoczesnej technologii przemysłowej. To nie są zwykłe mieszanki; Są to skrupulatnie zmodyfikowane materiały, które łączą najlepsze właściwości dwóch różnych faz: ultra-twardego węgliku ceramicznego i twardego, metalicznego spoiwa. To wyjątkowe małżeństwo siły i plastyczności pozwala im wyróżniać się w zastosowaniach, w których tradycyjne materiały zawodzą.
Anatomia z kompozytowego proszku z węglika
U podstaw kompozytowego proszku z węglików zawiera dwa główne elementy:
-
Faza węglików: Jest to twardy, ceramiczny komponent odpowiedzialny za zapewnienie wyjątkowej odporności na zużycie, twardości i stabilności w wysokiej temperaturze. Wybór węglików ma kluczowe znaczenie i zależy od konkretnych wymagań aplikacji.
- Węglenie wolframowe (WC): Najczęstszy i szeroko stosowany węglika. Znany ze swojej ekstremalnej twardości i dobrej wytrzymałości, jest podstawą cementowanych węglików (twardych) używanych w narzędziach tnącach i częściach noszenia.
- Carbide Chromium ($ cr_3c_2 $): Ceniony za doskonałą odporność na korozję i utlenianie, szczególnie w podwyższonych temperaturach. Jest to wybór powłok ochronnych w środowiskach korozyjnych i wysoko ogrzewania.
- Tytan Carbide (TIC): Oferuje połączenie wysokiej twardości i niższej gęstości w porównaniu do WC. Jest często używany w cemetach i narzędziach tnących w celu poprawy odporności na zużycie krateru.
- Inne węgliki: Węglanki, takie jak węglik wanadowy (VC), węglika NIOBU (NBC) i węgiel tantalu (TAC), są również stosowane do nadania określonych właściwości, takich jak hamowanie wzrostu ziarna.
-
-
Metaliczna matryca spoiwa: Jest to twardszy, bardziej plastyczny składnik, który łączy cząstki węglika. Silnik zapobiega kruchej awarii często obserwowanej w ceramice monolitycznej, zapewniając kluczową wytrzymałość i odporność na uderzenie potrzebne do zastosowań w świecie rzeczywistym. Wspólne spoiwa obejmują stople kobaltu (CO), niklu (Ni) i niklu-chromu (NICR). Treść spoiwa może być starannie kontrolowana w celu dostosowania końcowych właściwości, przy czym wyższa zawartość spoiwa generalnie prowadzi do zwiększonej wytrzymałości kosztem pewnej twardości.
Kluczowe zalety i aplikacje
Synergistyczna kombinacja węglików i spoiwa przyznaje proszki z kompozytów z węglików. Szereg najwyższych nieruchomości, co czyni je niezbędnymi w różnych branżach:
- Wyjątkowa twardość i odporność na zużycie: Cząstki twardego węglika odporne na ścieranie i erozję, podczas gdy spoiwa zapewnia wsparcie i zapobiega odpryskiwaniu. To czyni je idealnymi do produkcji komponentów, które napotykają ciągłe tarcia i zużycie.
- Stabilność w wysokiej temperaturze: Wiele kompozytów z węglika utrzymuje integralność mechaniczną w wysokich temperaturach, dzięki czemu są idealne do środowisk gorącego gazu i innych ekstremalnych warunków.
- Odporność na korozję i utlenianie: Wybierając odpowiedni węgiel i spoiwo (jak węglika chromowe z spoiwa NICR), proszki te można zaprojektować w celu oporu ataku chemicznego i utleniania o wysokiej temperaturze.
- Ulepszona wytrzymałość: W przeciwieństwie do czystej ceramiki, metaliczny spoiwa zapewnia mechanizm deformacji tworzyw sztucznych, zapobiegając katastrofalnym kruchym złamaniom. Jest to krytyczna zaleta w zastosowaniach dynamicznych.
Właściwości te przekładają się na szeroki zakres krytycznych aplikacji:
- Powłoki rozpylające termiczne: Służy do zastosowania warstw zużycia, korozji i odpornych na erozję komponentów w branżach takich jak lotnisko, ropa i gaz oraz wytwarzanie energii. Procesy takie jak opryskiwanie paliwa tlenu o wysokiej prędkości (HVOF) są powszechnie stosowane do zastosowania tych proszków.
- Narzędzia tnące: Ekstremalna twardość materiałów kompozytowych z węglika ma fundamentalne znaczenie dla produkcji trwałych i skutecznych narzędzi tnących do obróbki metali i innych twardych materiałów.
- Hardfacing and Spawing: Służy do tworzenia trwałych powierzchni na nowych komponentach lub do naprawy zużytej części, znacznie przedłużając ich żywotność.
- Metallurgia proszkowa: Jako surowce do nacisku i spiekania w stałe komponenty, takie jak matryce, formy i części odporne na zużycie.
Spojrzenie na przyszłość
Pole złożonych z węglików nie jest statyczne. Trwające badania koncentrują się na opracowaniu nowych kompozycji, rafinacji morfologii cząstek i badaniu nowych technik produkcyjnych. Dążenie do materiałów o jeszcze wyższej wydajności, większej wydajności i lepszym zrównoważonym rozwój, zapewnia, że złożone proszki z węglików pozostaną w czołówce innowacji w dziedzinie materiałów, umożliwiając tworzenie następnej generacji trwałych, wysokowydajnych komponentów przemysłowych.
