دقيقة لمعرفة الفرق بين كربيد الأسمنت والسبائك الفائقة

تتكون قاعدة الكربيد الأسمنتي من جزأين: جزء واحد هو المرحلة المتصلبة؛ الجزء الآخر هو المعدن المستعبدين.

الطور المتصلب عبارة عن كربيد فلز انتقالي في الجدول الدوري، مثل كربيد التنغستن، وكربيد التيتانيوم، وكربيد التنتالوم. صلابتها عالية، ونقطة الانصهار تزيد عن 2000 درجة مئوية، بل إن بعضها يتجاوز 4000 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن النتريدات والبوريدات ومبيدات السيليكات للمعادن الانتقالية لها خصائص مماثلة ويمكن أن تعمل أيضًا كأطوار صلبة في الكربيدات الأسمنتية. يحدد وجود الطور المتصلب صلابة السبيكة العالية للغاية ومقاومتها للتآكل. المعدن الرابط بشكل عام هو معدن مجموعة الحديد، ويشيع استخدام الكوبالت والنيكل.

عند تصنيع الكربيد الأسمنتي، يكون لمسحوق المواد الخام المستخدم حجم جسيمات يتراوح بين 1 و2 ميكرون وهو عالي النقاء. يتم تجميع المواد الخام وفقًا لنسبة التركيب المحددة، وتضاف مع الكحول أو أي وسيلة أخرى، ثم يتم طحنها بشكل رطب في طاحونة الكرات الرطبة، بحيث يتم خلطها جيدًا وسحقها، وتجفيفها، وغربلتها، ثم إضافتها باستخدام عامل قولبة مثل الشمع أو الغراء ثم يجفف ويمرر. صفي الخليط. بعد ذلك، عندما يتم تحبيب الخليط وضغطه وتسخينه إلى درجة حرارة قريبة من نقطة انصهار المعدن الرابط (1300 إلى 1500 درجة مئوية)، تشكل الطور المتصلب سبيكة سهلة الانصهار مع المعدن الرابط. بعد التبريد، يتم توزيع المراحل المتصلبة في شبكة من المعادن المترابطة التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض لتشكل كلًا صلبًا. تعتمد صلابة الكربيد الأسمنتي على محتوى الطور المتصلب وحجم الحبوب، أي أنه كلما زاد محتوى الطور المتصلب والحبوب الدقيقة، زادت الصلابة. يتم تحديد صلابة الكربيد الأسمنتي بواسطة معدن الرابطة. كلما زاد محتوى الرابطة المعدنية، زادت قوة الانثناء.

في عام 1923، أضاف شريتر الألماني 10% إلى 20% من الكوبالت كمواد رابطة لمسحوق كربيد التنغستن، مخترعًا سبيكة جديدة من كربيد التنغستن والكوبالت، والتي تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس في الصلابة. النوع الأول من الكربيد الأسمنتي. عندما تقوم أداة مصنوعة من هذه السبيكة بقطع الفولاذ، فإن الشفرة تتآكل بسرعة وتنكسر حتى حافة الشفرة. في عام 1929، أضاف شوارزكوف في الولايات المتحدة كمية معينة من الكربيدات المعقدة من كربيد التنغستن وكربيد التيتانيوم إلى التركيبة الأصلية، مما أدى إلى تحسين أداء أداة قطع الفولاذ. وهذا إنجاز آخر في تاريخ تطور الكربيد الأسمنتي.

يتمتع الكربيد الأسمنتي بسلسلة من الخصائص الممتازة مثل الصلابة العالية، ومقاومة التآكل، والقوة والمتانة، ومقاومة الحرارة ومقاومة التآكل، وخاصة صلابته العالية ومقاومة التآكل، والتي تظل بشكل أساسي دون تغيير حتى عند درجة حرارة 500 درجة مئوية. صلابة عالية عند 1000 درجة مئوية. يستخدم الكربيد على نطاق واسع كمادة أداة، مثل أدوات الخراطة، وقواطع الطحن، والمسطحات، والمثاقب، وأدوات الثقب، وما إلى ذلك، لقطع الحديد الزهر، والمعادن غير الحديدية، والبلاستيك، والألياف الكيميائية، والجرافيت، والزجاج، والحجر، والفولاذ العادي. ، يمكن استخدامها أيضًا لقطع المواد التي يصعب تصنيعها مثل الفولاذ المقاوم للحرارة، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ عالي المنغنيز، وفولاذ الأدوات. إن سرعة القطع لأدوات الكربيد الأسمنتية الجديدة تبلغ الآن عدة مئات أضعاف سرعة قطع الفولاذ الكربوني.

يمكن أيضًا استخدام الكربيد الأسمنتي في صنع أدوات حفر الصخور، وأدوات التعدين، وأدوات الحفر، وأجهزة القياس، وأجزاء التآكل، وأدوات طحن المعادن، وبطانات الأسطوانات، والمحامل الدقيقة، والفوهات، وما إلى ذلك. كما يتوفر الكربيد الأسمنتي المطلي منذ ما يقرب من عقدين من الزمن. في عام 1969، نجحت السويد في تطوير أداة طبقات كربيد التيتانيوم. قاعدة الأداة هي سبائك التنغستن والتيتانيوم والكوبالت الصلبة أو سبائك التنغستن والكوبالت الصلبة. يبلغ سمك طلاء كربيد التيتانيوم السطحي بضعة ميكرومترات فقط، ولكن بالمقارنة مع أداة سبيكة من نفس الدرجة. يتم تمديد عمر الخدمة بمقدار 3 مرات ويتم زيادة سرعة القطع بمقدار 25% إلى 50%. ظهر الجيل الرابع من أدوات الطلاء في السبعينيات لقطع المواد الصعبة.

تعمل السبائك الفائقة عادةً عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية (أو حتى 1000 درجة مئوية) ويجب أن تتمتع بخصائص خاصة مثل مقاومة الأكسدة وقوة درجات الحرارة العالية.

الأكسدة والتآكل هي نقاط الضعف في المعادن. في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، سيتم تسريع تفاعل التآكل التأكسدي للمعادن بشكل كبير. ونتيجة لذلك، سيكون سطح المعدن خشنًا، مما يؤثر على دقته وقوته، وحتى الأجزاء سيتم تخريدها. إذا كانت تعمل في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة للوسائط المسببة للتآكل (مثل الفوسفور والكبريت والفاناديوم في الغاز بعد ارتفاع درجة الحرارة واحتراق البنزين عالي الضغط)، فإن تأثير التآكل أقوى، لذلك يجب أن تتمتع السبيكة ذات درجة الحرارة المرتفعة بمقاومة عالية للأكسدة و تآكل.

يجب أن تتمتع السبائك الفائقة التي تعمل في درجات حرارة عالية جدًا بمقاومة كافية للزحف (أي التشوه البطيء والمستمر للمواد الصلبة تحت ضغط معين) لضمان تعرضها لدرجات حرارة وضغوط معينة. من خلال العمل لساعات طويلة، يظل التشوه الإجمالي ضمن حد معين من التسامح.

تعمل السبائك الفائقة تحت ظروف درجات الحرارة المرتفعة أو تحت ظروف درجات الحرارة المتناوبة، وتكون أكثر عرضة لفشل الكلال من درجة الحرارة العادية، أو تسبب إجهادًا حراريًا كبيرًا بسبب التغيرات السريعة المتكررة في البرد والحرارة أثناء العمل. يجب أن تتمتع السبائك الفائقة بمقاومة جيدة للتعب (أي الكسر المفاجئ للمواد أو الأجزاء تحت أحمال متفاوتة طويلة المدى).

من أجل تلبية احتياجات أحدث السبائك عالية التقنية وعالية الحرارة القائمة على المعادن المقاومة للحرارة (نقطة انصهار W 3400 درجة مئوية، Re3160 درجة مئوية، Ta 2996 درجة مئوية، Mo 2615 درجة مئوية، Nb 2415 درجة مئوية) يمكن أن تعمل في بيئة ذات رطوبة عالية تزيد عن 1500 درجة مئوية، مناسبة لتصنيع مكونات المركبات الفضائية التي تعمل في بيئات ذات درجة حرارة عالية وضغط عالي. من بين المعادن المقاومة للحرارة، تتميز سبائك Ta وNb بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، والقوة والصلابة العالية. يمكن لبعض السبائك القائمة على البزموت أن تعمل في نطاق من 1300 إلى 1600 درجة مئوية، وهو أعلى بمقدار 300 إلى 500 درجة مئوية من السبائك القائمة على النيكل. لا تزال السبائك القائمة على البزموت والتي تم تطويرها في الصين، والتي تحتوي على W8% وHf2%، تتمتع بقوة عالية وقابلية تصنيع جيدة وقابلية لحام عند درجة حرارة عالية جدًا تبلغ 2000 درجة مئوية، وهي سبيكة فائقة مثالية أكثر. أحيانًا يتم تضمين السيرميت أيضًا في السبائك الفائقة.