Trong việc theo đuổi không ngừng các tài liệu có thể chịu được các điều kiện trừng phạt nhất, bột composite cacbua đã nổi lên như một nền tảng của công nghệ công nghiệp hiện đại. Những aren này chỉ là hỗn hợp đơn giản; Chúng là các vật liệu được thiết kế tỉ mỉ kết hợp các tính chất tốt nhất của hai giai đoạn riêng biệt: một cacbua gốm cực kỳ cứng và một chất kết dính kim loại, cứng. Cuộc hôn nhân độc đáo của sức mạnh và độ dẻo này cho phép họ vượt trội trong các ứng dụng mà các vật liệu truyền thống thất bại.
Giải phẫu của bột composite cacbua
Tại lõi của nó, một loại bột composite cacbua bao gồm hai thành phần chính:
-
Giai đoạn cacbua: Đây là thành phần cứng, gốm chịu trách nhiệm cung cấp khả năng chống mài mòn đặc biệt, độ cứng và độ ổn định nhiệt độ cao. Việc lựa chọn cacbua là rất quan trọng và phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng.
- Vonfram cacbua (WC): Các cacbua phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất. Được biết đến với độ cứng cực độ và độ dẻo dai tốt, nó là nền tảng của các cacbua xi măng (độ cứng) được sử dụng trong các công cụ cắt và các bộ phận đeo.
- Chromium cacbide ($ CR_3C_2 $): Có giá trị cho sự ăn mòn và kháng oxy hóa tuyệt vời của nó, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Nó là một lựa chọn cho lớp phủ bảo vệ trong môi trường ăn mòn và nhiệt độ cao.
- Titanium cacbua (TIC): Cung cấp sự kết hợp của độ cứng cao và mật độ thấp hơn so với WC. Nó thường được sử dụng trong các cermets và các công cụ cắt để cải thiện khả năng chống mòn miệng núi lửa.
- Các cacbua khác: Các cacbua như Vanadi cacbua (VC), Niobium cacbua (NBC) và cacbua tantalum (TAC) cũng được sử dụng để truyền đạt các tính chất cụ thể, như ức chế tăng trưởng hạt.
-
-
Ma trận chất kết dính kim loại: Đây là thành phần cứng hơn, dễ uốn hơn, giữ các hạt cacbua lại với nhau. Chất kết dính ngăn ngừa sự cố giòn thường thấy trong gốm dẫn nguyên khối, cung cấp độ dẻo dai quan trọng và khả năng chống va đập cần thiết cho các ứng dụng trong thế giới thực. Các chất kết dính phổ biến bao gồm hợp kim coban (CO), niken (NI) và niken-crom (NICR). Hàm lượng chất kết dính có thể được kiểm soát cẩn thận để điều chỉnh các thuộc tính cuối cùng, với hàm lượng chất kết dính cao hơn thường dẫn đến tăng độ bền với chi phí của một số độ cứng.
Ưu điểm và ứng dụng chính
Sự kết hợp hiệp đồng của cacbua và chất kết dính cấp cacbua composite composite một loạt các tính chất vượt trội, khiến chúng không thể thiếu trong các ngành công nghiệp khác nhau:
- Độ cứng đặc biệt và khả năng chống mài mòn: Các hạt cacbua cứng chống mài mòn và xói mòn, trong khi chất kết dính cung cấp hỗ trợ và ngăn ngừa sứt mẻ. Điều này làm cho chúng lý tưởng cho các bộ phận sản xuất phải đối mặt với ma sát và hao mòn liên tục.
- Tính ổn định nhiệt độ cao: Nhiều vật liệu tổng hợp cacbua duy trì tính toàn vẹn cơ học của chúng ở nhiệt độ cao, làm cho chúng hoàn hảo cho môi trường khí nóng và các điều kiện khắc nghiệt khác.
- Chất ăn mòn và kháng oxy hóa: Bằng cách chọn đúng cacbua và chất kết dính (như cacbua crom với chất kết dính NICR), các loại bột này có thể được thiết kế để chống lại sự tấn công hóa học và quá trình oxy hóa nhiệt độ cao.
- Cải thiện độ dẻo dai: Không giống như gốm tinh khiết, chất kết dính kim loại cung cấp một cơ chế cho biến dạng dẻo, ngăn ngừa gãy xương giòn thảm khốc. Đây là một lợi thế quan trọng trong các ứng dụng động.
Các thuộc tính này chuyển thành một loạt các ứng dụng quan trọng:
- Lớp phủ phun nhiệt: Được sử dụng để áp dụng hao mòn, ăn mòn và các lớp chống xói mòn cho các thành phần trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, dầu khí và phát điện. Các quy trình như phun nhiên liệu oxy vận tốc cao (HVOF) thường được sử dụng để áp dụng các loại bột này.
- Công cụ cắt: Độ cứng cực độ của vật liệu composite cacbua là nền tảng cho việc sản xuất các công cụ cắt bền và hiệu quả cho việc gia công kim loại và các vật liệu cứng khác.
- Hardface và hàn: Được sử dụng để tạo ra các bề mặt bền trên các thành phần mới hoặc để sửa chữa các bộ phận bị mòn, kéo dài tuổi thọ dịch vụ của chúng một cách đáng kể.
- Luyện kim bột: Là nguyên liệu thô để ép và thiêu kết thành các thành phần rắn như chết, khuôn và các bộ phận chống hao mòn.
Nhìn về phía tương lai
Lĩnh vực của bột composite cacbua không tĩnh. Nghiên cứu liên tục tập trung vào việc phát triển các tác phẩm mới, tinh chỉnh các hình thái hạt và khám phá các kỹ thuật sản xuất mới. Động lực cho các vật liệu có hiệu suất cao hơn, hiệu quả cao hơn và tính bền vững tốt hơn đảm bảo rằng các loại bột composite cacbua sẽ luôn đi đầu trong đổi mới khoa học vật liệu, cho phép tạo ra thế hệ tiếp theo của các thành phần công nghiệp có hiệu suất cao, bền cao.
