Supertvrdý materiál

Co je super tvrdý materiál?

Supertvrdý materiál je materiál s hodnotou tvrdosti přesahující 40 gigapascalů (GPa) při měření Vickersovým testem tvrdosti. Jsou to prakticky nestlačitelné pevné látky s vysokou hustotou elektronů a vysokou kovalencí vazby. V důsledku svých jedinečných vlastností jsou tyto materiály velmi zajímavé v mnoha průmyslových oblastech včetně, ale bez omezení na, brusiva, leštících a řezných nástrojů, kotoučových brzd a otěruvzdorných a ochranných povlaků.

Způsob, jak najít nové supertvrdé materiály

V prvním přístupu vědci napodobují krátké, směrové kovalentní uhlíkové vazby diamantu kombinací lehkých prvků, jako je bor, uhlík, dusík a kyslík.

Druhý přístup zahrnuje tyto lehčí prvky (B, C, N a O), ale také zavádí přechodné kovy s vysokou hustotou valenčních elektronů pro zajištění vysoké nestlačitelnosti. Tímto způsobem jsou kovy s vysokými objemovými moduly, ale nízkou tvrdostí, koordinovány s malými kovalentními atomy vytvářejícími supertvrdé materiály. Karbid wolframu je průmyslově relevantním projevem tohoto přístupu, i když není považován za super tvrdý. Alternativně se boridy kombinované s přechodnými kovy staly bohatou oblastí supertvrdého výzkumu a vedly k objevům jako např.ReB2,OsB2, aWB4.

Klasifikace supertvrdých materiálů

Supertvrdé materiály lze obecně rozdělit do dvou kategorií: vnitřní sloučeniny a vnější sloučeniny. Vnitřní skupina zahrnuje diamant, kubický nitrid boru (c-BN), nitridy uhlíku a ternární sloučeniny, jako je B-N-C, které mají vrozenou tvrdost. Naopak vnější materiály jsou takové, které mají supertvrdost a další mechanické vlastnosti, které jsou určeny spíše jejich mikrostrukturou než složením. Příkladem vnějšího supertvrdého materiálu je nanokrystalický diamant známý jako agregované diamantové nanorody.

Diamant je dosud nejtvrdší známý materiál s tvrdostí podle Vickerse v rozmezí 70–150 GPa. Diamant vykazuje jak vysokou tepelnou vodivost, tak i elektricky izolační vlastnosti a velká pozornost byla věnována hledání praktických aplikací tohoto materiálu. Vlastnosti jednotlivých přírodních diamantů nebo carbonado se pro průmyslové účely příliš liší, a proto se syntetické diamanty staly hlavním výzkumným střediskem.

Syntetický diamant

Vysokotlaká syntéza diamantů v roce 1953 ve Švédsku a v roce 1954 v USA, kterou umožnil vývoj nových přístrojů a technik, se stala milníkem v syntéze umělých supertvrdých materiálů. Syntéza jasně ukázala potenciál vysokotlakých aplikací pro průmyslové účely a podnítila rostoucí zájem o tuto oblast.

PDC fréza je druh supertvrdého materiálu, který zhutňuje polykrystalický diamant se substrátem z karbidu wolframu. Diamant je klíčovou surovinou pro PDC frézy. Vzhledem k tomu, že přírodní diamanty se obtížně tvoří a trvají dlouho, jsou příliš drahé a nákladné pro průmyslové použití, v tomto případě sehrál syntetický diamant v tomto odvětví velkou roli.

Máte-li zájem o produkty z karbidu wolframu a chcete více informací a podrobností, můžete NÁS KONTAKTOVAT telefonicky nebo e-mailem vlevo, nebo NÁM POŠLETE E-MAIL ve spodní části stránky.