Sertlik Yüzyılı: Tungsten Karbürün Tarihi

Ampullerden Kaya Matkaplarına: Keşif

Tungsten karbürün (WC) hikayesi, malzeme biliminde çığır açan endüstriyel gerekliliklerden biridir.

Tungsten Elementi

Yolculuk 18. yüzyılda elementin keşfiyle başlıyor Volfram (W) . İnanılmaz yoğunluğu ve tüm metallerin en yüksek erime noktası (over $3,400^{\circ}\text{C}$), it quickly became the material of choice for akkor ampullerdeki filamentler 1900'lerin başında. Bu inanılmaz derecede sert metali ince tellere çekme işlemi, neredeyse elmas kadar sert kalıplar gerektiriyordu.

Semente Karbürün Doğuşu

Önemli gelişme şu tarihte gerçekleşti 1920'lerde Almanya . Elektrik ampulü şirketi Osram'daki mühendisler, tungsten teli çekmek için kullanılan pahalı elmas kalıplara umutsuzca daha ucuz, daha dayanıklı bir alternatif arıyorlardı. Bu ihtiyaç icat edilmesine yol açtı. semente karbür (veya sert metal) Karl Schröter tarafından.

• Fikir: Tungsten karbür (WC) tozunun aşırı sertliğini yumuşak, metalik bir "tutkal" ile birleştirin. kobalt .
• Sonuç: İlk modern sert metal: Seramiğin çizilme direncine, ancak metalin tokluğuna ve darbe direncine sahip kompozit bir malzeme. Bu devrim niteliğindeki malzeme, çekme kalıplarında hızla elmasın yerini aldı ve çok geçmeden kesme ve delme dünyasının daha geniş dünyasına yayıldı.

Güç Bilimi: WC Neden Bu Kadar Zor?

Tungsten karbüre elmas benzeri sertliğini veren nedir? Cevap, tungsten ve karbon atomları arasındaki atomik düzeydeki bağda yatmaktadır.

Kristal Yapı

Tungsten karbür benzersiz bir kristal kafes oluşturur. Bileşikte (WC), karbon atomları çok daha büyük tungsten atomları arasındaki boşluklara sığar. Ortaya çıkan yapı son derece güçlü özelliklere sahiptir kovalent bağlar tungsten ve karbon arasında güçlü bir şekilde birleştirilmiş metalik bağlar tungsten atomlarının kendi aralarında.

Bu kombinasyon ünlü özellikleri yaratan şeydir:

• Aşırı Sertlik: Güçlü, yönlendirici kovalent bağlar Deformasyona ve çizilmeye karşı dayanıklıdır. Genellikle puan alır Mohs ölçeğine göre 9 ila 9,5 , elmastan sonra ikinci (10).
• Yüksek Mukavemet ve Dayanıklılık: Metalik kobalt binder WC parçacıklarını bir arada tutan gerekli dayanıklılık — darbe altında kırılmaya veya parçalanmaya karşı direnç — saf, kırılgan tungstenli karbür tozunun sahip olmadığı bir direnç.

Tungstenli karbürün ince parçacıkları kobalt matrisi boyunca dağılarak bir metal matris kompozit Bu, ağır iş uygulamaları için tek bir malzemeden çok daha üstündür.

Modern Dünyada Tungsten Karbür: Endüstriyel Dönüşüm

Semente karbürün yaygın olarak benimsenmesi, neredeyse her ağır sanayide verimliliği artıran bir sanayi devrimine yol açtı.

Talaşlı İmalatta Verimlilik

Tungsten karbür takımlar, geleneksel bir çelik takımın hızla körelmesine neden olacak sıcaklıklarda keskin bir kenarı koruyabilir (bu özellik, sıcak sertlik ).

• Etki: Bu, üreticilerin torna ve freze makinelerinde kesme hızlarını ve ilerleme oranlarını artırmasına olanak tanır beş kata kadar daha hızlı yüksek hız çeliği (HSS) takımlarına kıyasla üretim süresini ve maliyetlerini büyük ölçüde azaltır.

Madencilikte Hakimiyet

Kaynak sektöründe tungsten karbür uçlar tam anlamıyla çiğnemek gezegenin en dayanıklı malzemeleri.

• Kaya Delme: Petrol ve gaz aramanın yanı sıra kaya kırma için kullanılan uçlar, WC ek parçalarıyla çivilenmiştir. Bu bitler sürebilir 10 kat daha uzun Çelik aletlere kıyasla bakım için maliyetli aksama sürelerini azaltır.
• İnşaat: Tünel açma makineleri (TBM'ler), dağları aşındırmak ve yeni metro tünelleri veya altyapı döşemek için tungsten karbür uçlu disklere güvenir.

En Zorlu Rekabet: WC ve Titanyum

Sık sık karıştırılsa da tungstenli karbür ve titanyum, temel özelliklerinden dolayı çok farklı amaçlara hizmet eder.

Kısacası hafif, darbeye dayanıklı bir malzemeye ihtiyacınız varsa (uçak kanadı veya gövde implantı gibi) tercih edersiniz. Titanyum . Bir şeyi kesmek veya taşlamak için en sert, aşınmaya en dayanıklı malzemeye ihtiyacınız varsa, Tungsten Karbür .