استفاده و کاربردهای پودر کاربید

پودر کاربید ، یک کلاس همه کاره از مواد که با سختی شدید آنها ، نقاط ذوب بالا و مقاومت در برابر سایش عالی مشخص می شوند ، در بسیاری از کاربردهای صنعتی نقش مهمی ایفا می کنند. این خصوصیات ناشی از پیوندهای کووالانسی قوی و یونی بین کربن و یک عنصر فلزی یا متالوئید است. خصوصیات خاص و در نتیجه برنامه های کاربردی بسته به عنصر فلزی درگیر متفاوت است و منجر به طیف متنوعی از پودرهای کاربید با خصوصیات متناسب می شود.

انواع و خواص مشترک

رایج ترین پودرهای کاربید شامل موارد زیر است:

• کاربید تنگستن (WC): شاید پودر پودر کاربید ، کاربید تنگستن به دلیل سختی استثنایی ، قابل مقایسه با الماس و مقاومت فشاری بالا مشهور باشد. این سختی خود را در دماهای بالا حفظ می کند و آن را برای محیط های با استرس بالا و درجه حرارت بالا ایده آل می کند. این اغلب با یک چسب کبالت ترکیب می شود تا کاربید سیمانی را تشکیل دهد.

• کاربید سیلیکون (sic): این کاربید به دلیل هدایت حرارتی عالی ، استحکام بالا در دماهای بالا و عدم تحرک شیمیایی است. همچنین مقاومت اکسیداسیون خوبی را نشان می دهد.

• کاربید تیتانیوم (TIC): کاربید تیتانیوم دارای سختی زیاد ، هدایت الکتریکی خوب و ثبات حرارتی عالی است. همچنین مقاومت در برابر خوردگی خوبی را ارائه می دهد.

• کروم کاربید (CR3C2): کاربید کروم نیز به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون برجسته ، به ویژه در دماهای بالا شناخته شده است ، همچنین مقاومت در برابر سایش را فراهم می کند.

• کاربید بور (B4C): به عنوان یکی از سخت ترین مواد ساخته شده توسط انسان ، کاربید بور دارای چگالی کم ، مقطع جذب نوترون بالا و مقاومت در برابر سایش عالی است.

برنامه های کلیدی در صنایع

خصوصیات منحصر به فرد پودرهای کاربید ، استفاده از آنها را در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی امکان پذیر می کند:

1. ابزار برش و پوشیدن قطعات

این احتمالاً بزرگترین منطقه کاربردی برای پودرهای کاربید ، به ویژه کاربید تنگستن است. کاربیدهای سیمانی (کامپوزیت های پودر کاربید و یک اتصال فلزی مانند کبالت) برای:

• ماشینکاری: درج ، دریل ، آسیاب های انتهایی و ریمرها برای برش فلزات ، چوب و کامپوزیت ها. سختی و مقاومت در برابر سایش آنها از عمر طولانی ابزار و دقت بالایی برخوردار است.

• معدن و ساخت: بیت های مته ، دندانهای برنامه ریزی جاده و صفحات پوشیدن برای خاکبرداری و شکستن مواد سخت مانند سنگ ، بتن و آسفالت.

• ابزارهای تشکیل دهنده: درگذشت و مشت برای کشیدن سیم ، فشار دادن پودرها و شکل دادن به فلزات ، از استحکام فشاری بالا و مقاومت در برابر سایش.

2. ساینده و صیقل دادن

سختی شدید پودرهای کاربید باعث می شود که آنها مواد ساینده ای عالی داشته باشند:

• چرخ های سنگ زنی: کاربید سیلیکون و کاربید بور در چرخ های سنگ زنی برای تیز کردن ابزار و پردازش مواد سخت استفاده می شود.

• لپ زدن و صیقل دادن: پودرهای کاربید ریز در دوغاب برای رکود دقیق و صیقل دادن اپتیک ، نیمه هادی ها و نمونه های متالورژی به کار می روند.

3. برنامه های درجه حرارت بالا

نقاط ذوب بالای پودرهای کاربید و ثبات حرارتی آنها را برای محیط های گرمای شدید مناسب می کند:

• نسوزها: کاربید سیلیکون به دلیل مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا و استحکام در دمای بالا ، در روکش های نسوز برای کوره ها و کوره ها استفاده می شود.

• اجزای کوره: عناصر گرمایش و اجزای ساختاری در کوره های درجه حرارت بالا از کاربید سیلیکون و سایر کاربیدها استفاده می کنند.

• پوشش های اسپری حرارتی: پودرهای کاربید ، به ویژه کاربید تنگستن و کاربید کروم برای ایجاد پوشش های مقاوم در برابر سایش و خوردگی بر روی تیغه های توربین ، اجزای موتور و ماشین آلات صنعتی از طریق فرآیندهای اسپری حرارتی مانند HVOF (سوخت اکسیژن با سرعت بالا) استفاده می شوند.

4. زره و بالستیک

سختی استثنایی و نسبت قدرت به وزن بالا از کاربیدهای خاص در استفاده از آنها در برنامه های محافظ نقش دارد:

• زره بدن: کاربید بور و کاربید سیلیکون در صفحات زرهی سرامیکی سبک برای محافظت شخصی و زره های وسیله نقلیه به دلیل توانایی آنها در شکست پرتابه های با سرعت بالا استفاده می شود.

• جلیقه های ضد گلوله: درج های سرامیکی ساخته شده از پودرهای کاربید محافظت اساسی در جلیقه های بالستیک می کند.

5. برنامه های هسته ای

برخی از کاربیدها دارای خواص منحصر به فرد مربوط به صنعت هسته ای هستند:

• جاذب های نوترون: سطح مقطع جذب نوترون بالای کاربید Boron ، آن را در میله های کنترل برای راکتورهای هسته ای ارزشمند می کند ، جایی که به تنظیم فرآیند شکافت کمک می کند.

• سوخت هسته ای: کاربید اورانیوم و کاربید پلوتونیوم به دلیل هدایت و چگالی حرارتی بالا به عنوان سوخت های هسته ای بالقوه مورد بررسی قرار می گیرند.

6. سرامیک پیشرفته و کامپوزیت ها

پودرهای کاربید در تولید اجزای سرامیکی پیشرفته و کامپوزیت های ماتریس فلزی اساسی هستند:

• سرامیک های ساختاری: کاربید سیلیکون یک ماده اصلی برای سرامیک های ساختاری با کارایی بالا است که در هوافضا ، خودرو و کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و نیاز به مقاومت بالا ، سختی و مقاومت در برابر دما دارد.

• کامپوزیت های ماتریس فلزی (MMC): ذرات کاربید برای تقویت سختی ، مقاومت در برابر سایش و استحکام درجه حرارت بالا در ماتریس های فلزی گنجانیده شده است.

آینده فناوری پودر کاربید

تحقیق و توسعه در فن آوری پودر کاربید همچنان به مرزها فشار می آورد. نوآوری ها بر توسعه مسیرهای جدید سنتز برای تولید پودرهای دقیق تر و یکنواخت تر ، کاوش در ترکیبات جدید کاربید با خواص پیشرفته و بهینه سازی تکنیک های پردازش مانند تولید افزودنی (چاپ سه بعدی) برای اجزای پیچیده کاربید متمرکز شده اند. این پیشرفت ها حتی برای این مواد قابل توجه در صنایع اعم از هوافضا و انرژی گرفته تا زیست پزشکی و الکترونیک ، کاربردهای گسترده تری را برای این مواد قابل توجه نوید می بخشد. $ $