Serbuk karbida, kelas bahan serba boleh yang dicirikan oleh kekerasan melampau mereka, titik lebur yang tinggi, dan rintangan haus yang sangat baik, memainkan peranan penting dalam pelbagai aplikasi perindustrian. Ciri -ciri ini berasal dari ikatan kovalen dan ionik yang kuat antara karbon dan elemen logam atau metalloid. Ciri -ciri khusus dan oleh itu aplikasi berbeza -beza bergantung kepada elemen logam yang terlibat, yang membawa kepada pelbagai serbuk karbida dengan ciri -ciri yang disesuaikan.
Jenis dan sifat biasa
Serbuk karbida yang paling biasa ditemui termasuk:
-
Tungsten Carbide (WC): Mungkin serbuk karbida yang paling banyak digunakan, karbida tungsten terkenal dengan kekerasannya yang luar biasa, setanding dengan berlian, dan kekuatan mampatan yang tinggi. Ia mengekalkan kekerasannya pada suhu tinggi, menjadikannya sesuai untuk persekitaran suhu tinggi, suhu tinggi. Ia sering digabungkan dengan pengikat kobalt untuk membentuk karbida simen.
-
Silicon Carbide (sic): Karbida ini menonjol untuk kekonduksian terma yang sangat baik, kekuatan yang tinggi pada suhu tinggi, dan ketidakseimbangan kimia. Ia juga mempamerkan rintangan pengoksidaan yang baik.
-
Titanium Carbide (Tic): Titanium Carbide menawarkan kekerasan yang tinggi, kekonduksian elektrik yang baik, dan kestabilan terma yang sangat baik. Ia juga menawarkan rintangan kakisan yang baik.
-
Chromium Carbide (CR3C2): Dikenali dengan rintangan kakisan dan pengoksidaan yang luar biasa, terutamanya pada suhu tinggi, kromium karbida juga memberikan rintangan haus yang baik.
-
Boron Carbide (B4C): Sebagai salah satu bahan buatan manusia yang paling sukar, boron karbida mempunyai ketumpatan rendah, penyerapan neutron yang tinggi, dan rintangan haus yang sangat baik.
Aplikasi utama di seluruh industri
Ciri -ciri unik serbuk karbida membolehkan penggunaannya dalam spektrum aplikasi yang menuntut:
1. Alat pemotongan dan pakai bahagian
Ini boleh dikatakan kawasan aplikasi terbesar untuk serbuk karbida, terutamanya karbida tungsten. Karbida simen (komposit sintered serbuk karbida dan pengikat logam seperti kobalt) sangat diperlukan untuk:
-
Pemesinan: Masukkan, latihan, kilang akhir, dan reamers untuk memotong logam, kayu, dan komposit. Kekerasan dan rintangan memakai mereka memastikan kehidupan alat yang panjang dan ketepatan yang tinggi.
-
Perlombongan dan Pembinaan: Bit gerudi, gigi pelan jalan, dan memakai plat untuk menggali dan memecahkan bahan -bahan yang sukar seperti batu, konkrit, dan asfalt.
-
Membentuk alat: Mati dan pukulan untuk melukis dawai, menekan serbuk, dan membentuk logam, mendapat manfaat daripada kekuatan mampatan yang tinggi dan rintangan haus.
2. Abrasives dan menggilap
Kekerasan serbuk karbida yang melampau menjadikan mereka bahan kasar yang sangat baik:
-
Roda pengisaran: Silicon Carbide dan Boron Carbide digunakan dalam roda pengisaran untuk alat mengasah dan memproses bahan keras.
-
Meletakkan dan menggilap: Serbuk karbida halus digunakan dalam buburan untuk mengetuk ketepatan dan penggilap optik, semikonduktor, dan sampel metalurgi.
3. Aplikasi suhu tinggi
Titik lebur tinggi serbuk karbida dan kestabilan terma menjadikannya sesuai untuk persekitaran haba yang melampau:
-
Refraktori: Karbida silikon digunakan dalam lapisan refraktori untuk relau dan tanur kerana rintangan dan kekuatan kejutan terma yang tinggi pada suhu tinggi.
-
Komponen relau: Unsur pemanasan dan komponen struktur dalam relau suhu tinggi menggunakan karbida silikon dan karbida lain.
-
Salutan semburan termal: Serbuk karbida, terutamanya tungsten karbida dan kromium karbida, digunakan untuk membuat lapisan tahan haus dan tahan karat pada bilah turbin, komponen enjin, dan jentera perindustrian melalui proses semburan termal seperti HVOF (bahan api oksigen tinggi).
4. Perisai dan balistik
Kekerasan yang luar biasa dan nisbah kekuatan-ke-berat yang tinggi karbida tertentu menyumbang kepada penggunaannya dalam aplikasi pelindung:
-
Perisai badan: Boron Carbide dan Silicon Carbide digunakan dalam plat perisai seramik ringan untuk perlindungan peribadi dan perisai kenderaan kerana keupayaan mereka untuk mengalahkan projektil halaju tinggi.
-
Rompi peluru: Sisipan seramik yang diperbuat daripada serbuk karbida memberikan perlindungan kritikal dalam rompi balistik.
5. Aplikasi nuklear
Sesetengah karbida mempunyai sifat unik yang berkaitan dengan industri nuklear:
-
Penyerap neutron: Rentetan penyerapan neutron tinggi Boron Carbide menjadikannya berharga dalam rod kawalan untuk reaktor nuklear, di mana ia membantu mengawal proses pembelahan.
-
Bahan api nuklear: Uranium karbida dan plutonium karbida disiasat sebagai bahan api nuklear yang berpotensi disebabkan oleh kekonduksian dan ketumpatan haba yang tinggi.
6. Seramik Lanjutan dan Komposit
Serbuk karbida adalah asas dalam pengeluaran komponen seramik maju dan komposit matriks logam:
-
Seramik Struktur: Silicon Carbide adalah bahan utama untuk seramik struktur berprestasi tinggi yang digunakan dalam aplikasi aeroangkasa, automotif, dan perindustrian yang memerlukan kekuatan tinggi, kekakuan, dan rintangan suhu.
-
Komposit Matriks Logam (MMCS): Zarah karbida dimasukkan ke dalam matriks logam untuk meningkatkan kekerasan, rintangan memakai, dan kekuatan suhu tinggi.
Masa depan teknologi serbuk karbida
Penyelidikan dan pembangunan dalam teknologi serbuk karbida terus mendorong sempadan. Inovasi memberi tumpuan kepada membangunkan laluan sintesis baru untuk menghasilkan serbuk yang lebih halus, lebih seragam, meneroka komposisi karbida novel dengan sifat yang dipertingkatkan, dan mengoptimumkan teknik pemprosesan seperti pembuatan tambahan (percetakan 3D) untuk komponen karbida yang kompleks. Kemajuan ini menjanjikan aplikasi yang lebih luas untuk bahan -bahan yang luar biasa ini dalam industri dari aeroangkasa dan tenaga kepada bioperubatan dan elektronik.
