Memahami Komposisi dan Sinergi Serbuk Komposit Karbida
Serbuk komposit karbida mewakili kelas khusus bahan yang direka bentuk dengan menggabungkan fasa karbida keras, seperti Tungsten Carbide (WC), Titanium Carbide (TiC), atau Chromium Carbide (Cr3C2), dengan pengikat logam mulur seperti Kobalt (Co), Nikel (Ni), atau Besi (Fe). Objektif utama komposit ini adalah untuk merapatkan jurang antara kekerasan melampau seramik dan keliatan patah logam. Dalam serbuk ini, butiran karbida memberikan rintangan penting terhadap lelasan dan ubah bentuk, manakala matriks logam bertindak sebagai "gam" yang menyerap tenaga hentaman dan menghalang keretakan bencana semasa operasi industri bertekanan tinggi.
Prestasi komponen akhir ditentukan sebahagian besarnya oleh morfologi dan pengedaran serbuk ini. Teknik pembuatan lanjutan, seperti pengeringan semburan dan pelapisan, memastikan setiap zarah serbuk individu mengandungi pengedaran seragam kedua-dua fasa keras dan pengikat. Keseragaman mikroskopik ini penting semasa penyemburan haba atau proses pelapisan laser, kerana ia menghalang bintik-bintik lemah setempat dan memastikan permukaan tahan haus yang konsisten di seluruh kawasan yang dirawat.
Aplikasi Perindustrian Utama dan Metrik Prestasi
Serbuk komposit karbida amat diperlukan dalam persekitaran yang dicirikan oleh hakisan yang agresif, suhu tinggi dan bahan kimia yang menghakis. Dalam industri minyak dan gas, serbuk ini digunakan untuk menyalut bit gerudi dan injap yang menghadapi geseran berterusan daripada pasir dan batu. Begitu juga, dalam sektor perlombongan, bahagian jentera tugas berat diperkukuh dengan komposit berasaskan tungsten karbida untuk memanjangkan jangka hayat operasinya sehingga lima kali ganda berbanding keluli yang tidak dirawat. Pilihan komposit sangat bergantung pada cabaran alam sekitar tertentu, seperti yang digariskan dalam jadual di bawah:
| Jenis Karbida | Pengikat Biasa | Harta Utama | Kes Penggunaan Biasa |
| Tungsten Carbide (WC) | Kobalt (Co) | Kekerasan Maksimum | Alat pemotong & mata gerudi |
| Chromium Carbide (Cr3C2) | Nikel-Krom (NiCr) | Rintangan Pengoksidaan | Tiub dandang & turbin gas |
| Titanium Carbide (TiC) | Keluli/Nikel | Kekuatan/Berat Tinggi | Komponen aeroangkasa |
Faktor Kritikal dalam Pemilihan dan Pemprosesan Serbuk
Taburan Saiz Zarah (JPA)
Kebutiran serbuk komposit karbida menentukan ketumpatan dan kelancaran salutan yang terhasil. Serbuk halus (15-45 mikron) biasanya lebih disukai untuk penyemburan Bahan Api Oksi Halaju Tinggi (HVOF) untuk mencapai salutan berketumpatan tinggi dengan keliangan rendah. Serbuk yang lebih kasar sering digunakan dalam kimpalan Plasma Transferred Arc (PTA) atau Laser Cladding, di mana lapisan pelindung yang lebih tebal diperlukan untuk menahan hentaman berat. Mengekalkan JPA yang sempit adalah penting untuk memastikan kadar aliran yang stabil melalui sistem penyuap dan tingkah laku lebur yang konsisten dalam nyalaan.
Kandungan Pengikat dan Kemuluran
Melaraskan nisbah karbida kepada pengikat membolehkan jurutera "menala" sifat bahan untuk keperluan khusus. Peratusan karbida yang lebih tinggi (cth., 88% WC / 12% Co) menghasilkan kekerasan yang melampau tetapi rintangan hentakan yang lebih rendah. Sebaliknya, meningkatkan kandungan pengikat meningkatkan keupayaan bahan untuk menahan getaran mekanikal dan kitaran haba tanpa delaminasi. Baki ini penting untuk alatan yang beroperasi di bawah beban turun naik.
Kelebihan Menggunakan Komposit Karbida Berbanding Bahan Monolitik
Peralihan daripada keluli aloi standard atau seramik tulen kepada serbuk komposit karbida menawarkan beberapa kelebihan strategik untuk penyelenggaraan dan pembuatan industri:
- Rintangan Haus yang Dipertingkatkan: Kehadiran butiran karbida keras melambatkan haus kasar dengan ketara, mengurangkan kekerapan penggantian bahagian.
- Pengembangan Terma Boleh Disesuaikan: Dengan memilih logam pengikat yang sesuai, pekali pengembangan terma komposit boleh dipadankan dengan substrat, mengelakkan keretakan semasa pemanasan.
- Kestabilan Kimia Unggul: Serbuk berasaskan kromium karbida menyediakan lapisan pasif pelindung yang menahan kakisan dalam persekitaran berasid atau kaya dengan sulfur.
- Kecekapan Sumber: Daripada membuat keseluruhan alat daripada bahan mahal, lapisan nipis serbuk komposit karbida boleh digunakan hanya pada kawasan yang mudah haus, dengan ketara mengurangkan kos pengeluaran.
