Надтвердий матеріал

Що таке надтвердий матеріал?

Надтвердий матеріал — це матеріал, твердість якого перевищує 40 гігапаскалів (ГПа), виміряна за допомогою тесту твердості за Віккерсом. Вони є практично нестисливими твердими речовинами з високою електронною густиною та високою ковалентністю зв’язку. Завдяки своїм унікальним властивостям ці матеріали викликають великий інтерес у багатьох галузях промисловості, включаючи, але не обмежуючись цим, абразиви, полірувальні та ріжучі інструменти, дискові гальма, а також зносостійкі та захисні покриття.

Шлях до пошуку нових надтвердих матеріалів

У першому підході дослідники імітують короткі спрямовані ковалентні вуглецеві зв’язки алмазу, поєднуючи легкі елементи, такі як бор, вуглець, азот і кисень.

Другий підхід включає ці легші елементи (B, C, N і O), але також вводить перехідні метали з високою густиною валентних електронів для забезпечення високої нестисливості. Таким чином, метали з високими об’ємними модулями, але низькою твердістю координуються з малими ковалентними атомами для отримання надтвердих матеріалів. Карбід вольфраму є промислово значущим проявом цього підходу, хоча він не вважається надтвердим. Крім того, бориди в поєднанні з перехідними металами стали багатою областю надтвердих досліджень і призвели до таких відкриттів, якReB2,OsB2, іWB4.

Класифікація надтвердих матеріалів

Надтверді матеріали можна загалом класифікувати на дві категорії: внутрішні сполуки та зовнішні сполуки. Внутрішня група включає алмаз, кубічний нітрид бору (c-BN), нітриди вуглецю та потрійні сполуки, такі як B-N-C, які мають вроджену твердість. І навпаки, зовнішні матеріали — це ті, які мають надтвердість та інші механічні властивості, які визначаються їх мікроструктурою, а не складом. Прикладом зовнішнього надтвердого матеріалу є нанокристалічний алмаз, відомий як агреговані алмазні нанострижні.

Алмаз є найтвердішим відомим на сьогоднішній день матеріалом з твердістю за Віккерсом у діапазоні 70–150 ГПа. Алмаз демонструє як високу теплопровідність, так і електроізоляційні властивості, тому багато уваги було приділено пошуку практичного застосування цього матеріалу. Властивості окремих природних алмазів або карбонадо відрізняються занадто широко для промислових цілей, і тому синтетичні алмази стали головною темою досліджень.

Синтетичний алмаз

Синтез алмазів під високим тиском в 1953 році в Швеції і в 1954 році в США, що став можливим завдяки розробці нових апаратів і технологій, став віхою в синтезі штучних надтвердих матеріалів. Синтез чітко показав потенціал застосування високого тиску для промислових цілей і стимулював зростаючий інтерес до цієї галузі.

Фреза PDC - це свого роду надтвердий матеріал, який ущільнює полікристалічний алмаз з підкладкою з карбіду вольфраму. Алмаз є основною сировиною для фрез PDC. Оскільки природні алмази важко формувати та займати багато часу, вони занадто дорогі та дорогі для промислового застосування, у цьому випадку синтетичний алмаз відіграє велику роль у промисловості.

Якщо ви зацікавлені в продуктах з карбіду вольфраму та бажаєте отримати додаткову інформацію та подробиці, ви можете ЗВ’ЯЗАТИСЯ З НАМИ за телефоном або поштою зліва, або НАДІСЛАТИ НАМ ПОШТУ внизу сторінки.