Superciets materiāls

Kas ir īpaši ciets materiāls?

Superciets materiāls ir materiāls, kura cietības vērtība pārsniedz 40 gigapaskāļus (GPa), mērot ar Vickers cietības testu. Tās ir praktiski nesaspiežamas cietas vielas ar augstu elektronu blīvumu un augstu saites kovalenti. To unikālo īpašību dēļ šie materiāli ir ļoti ieinteresēti daudzās rūpniecības jomās, tostarp, bet ne tikai, abrazīvie materiāli, pulēšanas un griešanas instrumenti, disku bremzes un nodilumizturīgi un aizsargpārklājumi.

Veids, kā atrast jaunus īpaši cietus materiālus

Pirmajā pieejā pētnieki atdarina dimanta īsās virziena kovalentās oglekļa saites, apvienojot vieglos elementus, piemēram, boru, oglekli, slāpekli un skābekli.

Otrā pieeja ietver šos vieglākos elementus (B, C, N un O), bet arī ievieš pārejas metālus ar augstu valences elektronu blīvumu, lai nodrošinātu augstu nesaspiežamību. Tādā veidā metāli ar lieliem tilpuma moduļiem, bet zemu cietību tiek koordinēti ar maziem kovalentu veidojošiem atomiem, lai iegūtu īpaši cietus materiālus. Volframa karbīds ir rūpnieciski nozīmīga šīs pieejas izpausme, lai gan to neuzskata par īpaši cietu. Alternatīvi, borīdi kopā ar pārejas metāliem ir kļuvuši par bagātīgu īpaši cieto pētījumu jomu un ir noveduši pie tādiem atklājumiem kā, piemēram,ReB2,OsB2, unWB4.

Supercieto materiālu klasifikācija

Supercietos materiālus parasti var iedalīt divās kategorijās: raksturīgie savienojumi un ārējie savienojumi. Raksturīgajā grupā ietilpst dimants, kubiskais bora nitrīds (c-BN), oglekļa nitrīdi un trīskārši savienojumi, piemēram, B-N-C, kam piemīt iedzimta cietība. Un otrādi, ārējie materiāli ir tie, kuriem ir liela cietība un citas mehāniskās īpašības, ko nosaka to mikrostruktūra, nevis sastāvs. Ārējā supercietā materiāla piemērs ir nanokristālisks dimants, kas pazīstams kā agregēti dimanta nanostieņi.

Dimants ir līdz šim cietākais zināmais materiāls, kura Vickers cietība ir diapazonā no 70 līdz 150 GPa. Dimants demonstrē gan augstu siltumvadītspēju, gan elektriski izolējošas īpašības, un liela uzmanība ir pievērsta šī materiāla praktiska pielietojuma atrašanai. Atsevišķu dabisko dimantu vai karbonādo īpašības rūpnieciskiem nolūkiem ir pārāk atšķirīgas, un tāpēc sintētiskie dimanti kļuva par galveno pētniecības centru.

Sintētiskais dimants

Augstspiediena dimantu sintēze 1953. gadā Zviedrijā un 1954. gadā ASV, kas bija iespējama, attīstot jaunus aparātus un metodes, kļuva par pagrieziena punktu mākslīgo supercieto materiālu sintēzē. Sintēze skaidri parādīja augstspiediena lietojumu potenciālu rūpnieciskiem nolūkiem un veicināja pieaugošo interesi par šo jomu.

PDC griezējs ir sava veida īpaši ciets materiāls, kas sablīvē polikristālisko dimantu ar volframa karbīda substrātu. Dimants ir galvenais PDC griezēju izejmateriāls. Tā kā dabiskos dimantus ir grūti veidot un tiem nepieciešams ilgs laiks, tie ir pārāk dārgi un dārgi rūpnieciskai lietošanai, šajā gadījumā sintētiskais dimants ir spēlējis lielu lomu šajā nozarē.

Ja jūs interesē volframa karbīda izstrādājumi un vēlaties iegūt plašāku informāciju un sīkāku informāciju, varat SAZINĀTIES ar MUMS pa tālruni vai pastu kreisajā pusē, vai SŪTĪT MUMS PASTTU lapas apakšā.