I. Үндсэн материалын найрлага
1. Хатуу фаз: Вольфрамын карбид (WC)
- Пропорцын хүрээ: 70–95%
- Гол шинж чанарууд: Хэт өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй, Викерсийн хатуулаг ≥1400 HV.
- Үр тарианы хэмжээ нөлөө:
- Том ширхэгтэй (3–8μm): Өндөр бат бөх, цохилтод тэсвэртэй, хайрга эсвэл хатуу давхаргатай тогтоцод тохиромжтой.
- Нарийн/Хэт нарийн ширхэгтэй (0.2–2μm): Сайжруулсан хатуулаг ба элэгдэлд тэсвэртэй, кварцын элсэн чулуу зэрэг өндөр зүлгүүрийн тогтоцод тохиромжтой.
2. Биндэрийн үе шат: Кобальт (Ко) эсвэл Никель (Ni)
- Пропорцын хүрээ: 5-30%, вольфрамын карбидын тоосонцорыг холбож, бат бөх чанарыг хангах "метал наалдамхай" үүрэг гүйцэтгэдэг.
- Төрөл ба шинж чанар:
- Кобальт дээр суурилсан (Үндсэн сонголт):
- Давуу талууд: Өндөр температурт өндөр бат бэх, сайн дулаан дамжуулалт, дээд зэргийн иж бүрэн механик шинж чанар.
- Хэрэглээ: Ихэнх уламжлалт болон өндөр температурт тогтоц (кобальт нь 400 ° C-аас доош температурт тогтвортой хэвээр байна).
- Никель дээр суурилсан (Тусгай шаардлага):
- Давуу талууд: Зэврэлтэнд тэсвэртэй (H₂S, CO₂, давс ихтэй өрөмдлөгийн шингэнд тэсвэртэй).
- Хэрэглээ: Хүчиллэг хийн талбайнууд, далайн эрэг дээрх платформууд болон бусад идэмхий орчин.
- Кобальт дээр суурилсан (Үндсэн сонголт):
3. Нэмэлтүүд (Бичил түвшний оновчлол)
- Хромын карбид (Cr₃C₂): Исэлдэлтийн эсэргүүцлийг сайжруулж, өндөр температурын нөхцөлд холбогч фазын алдагдлыг бууруулдаг.
- Тантал карбид (TaC)/Нобиум карбид (NbC): Үр тарианы өсөлтийг саатуулж, өндөр температурт хатуулгийг нэмэгдүүлнэ.
II. Вольфрамын карбидын хатуу металлыг сонгох шалтгаанууд
| Гүйцэтгэл | Давуу талуудын тодорхойлолт |
|---|---|
| Элэгдлийн эсэргүүцэл | Хатуулаг чанараараа алмазын дараа ордог, кварцын элс гэх мэт зүлгүүрийн тоосонцороор элэгдэлд тэсвэртэй (элэгдэл нь гангаас 10 дахин бага). |
| Нөлөөллийн эсэргүүцэл | Кобальт/никель холбогч фазын бат бөх чанар нь нүхний чичиргээ болон хошууны үсрэлтээс (ялангуяа бүдүүн ширхэгтэй + өндөр кобальт найрлагатай) хуваагдахаас сэргийлдэг. |
| Өндөр температурын тогтвортой байдал | Нүхний доод температур 300-500 ° C-д гүйцэтгэлийг хадгална (кобальт дээр суурилсан хайлш нь ~ 500 ° C температурын хязгаартай). |
| Зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал | Никель дээр суурилсан хайлш нь хүхэр агуулсан өрөмдлөгийн шингэний зэврэлтийг эсэргүүцэж, хүчиллэг орчинд үйлчилгээний хугацааг уртасгадаг. |
| Зардлын үр ашиг | Алмаз/куб борын нитридээс хамаагүй бага өртөгтэй, ашиглалтын хугацаа нь ган хушуунаас 20-50 дахин их, нийтдээ оновчтой ашиг тустай. |
III. Бусад материалтай харьцуулах
| Материалын төрөл | Сул тал | Хэрэглээний хувилбарууд |
|---|---|---|
| Алмаз (PCD/PDC) | Өндөр хэврэгшил, нөлөөллийн эсэргүүцэл муу; маш өндөр өртөгтэй (волфрамын карбидынхаас ~100 дахин их). | Цорго хийхэд ховор хэрэглэгддэг; заримдаа хэт зүлгүүрийн туршилтын орчинд . |
| Куб бор нитрид (ПХБН) | Температурын эсэргүүцэл сайн боловч бага хатуулаг; үнэтэй. | Хэт гүн өндөр температурт хатуу тогтоц (үндсэн бус). |
| Керамик (Al₂O₃/Si₃N₄) | Өндөр хатуулагтай боловч мэдэгдэхүйц хэврэг; дулааны цохилтын эсэргүүцэл муу. | Лабораторийн баталгаажуулалтын шатанд хараахан арилжааны хэмжээнд хүрээгүй байна. |
| Өндөр бат бэх ган | Элэгдлийн эсэргүүцэл хангалтгүй, үйлчилгээний хугацаа богино. | Доод түвшний битүүд эсвэл түр зуурын хувилбарууд. |
IV. Техникийн хувьслын чиглэл
1. Материалыг оновчтой болгох
- Нанокристалл гянт болдын карбид: Мөхлөгийн хэмжээ <200нм, хатуулаг нь бат бөх чанарыг алдагдуулахгүйгээр 20%-иар нэмэгдсэн (жишээ нь Sandvik Hyperion™ цуврал).
- Функциональ зэрэглэлийн бүтэц: Цоргоны гадаргуу дээр өндөр хатуулагтай нарийн ширхэгтэй WC, өндөр бат бөх бүдүүн ширхэгтэй + кобальт өндөртэй үндсэн, элэгдэл, хугаралтыг тэнцвэржүүлдэг.
2. Гадаргууг бэхжүүлэх
- Алмазан бүрээс (CVD): 2–5μm хальс нь гадаргуугийн хатуулгийг >6000 HV хүртэл нэмэгдүүлж, ашиглалтын хугацааг 3–5 дахин уртасгана (зардлын 30% нэмэгдэнэ).
- Лазер бүрээс: Орон нутгийн элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд WC-Co давхаргууд нь эмзэг цоргоны хэсгүүдэд хуримтлагддаг.
3. Нэмэлт үйлдвэрлэл
- 3D хэвлэсэн вольфрамын карбид: Гидравлик үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд нарийн төвөгтэй урсгалын сувгуудыг (жишээ нь, Вентури бүтэц) нэгтгэх боломжийг олгодог.
V. Материал сонгох гол хүчин зүйлүүд
| Үйл ажиллагааны нөхцөл | Материалын зөвлөмж |
|---|---|
| Өндөр зүлгүүрийн тогтоц | Нарийн/хэт нарийн ширхэгтэй WC + дунд-бага кобальт (6–8%) |
| Нөлөөллийн/чичиргээнд өртөмтгий хэсгүүд | Бүдүүн ширхэгтэй WC + өндөр кобальт (10-13%) эсвэл ангилсан бүтэцтэй |
| Хүчиллэг (H₂S/CO₂) орчин | Никель суурьтай холбогч + Cr₃C₂ нэмэлт |
| Хэт гүний худаг (>150°C) | Кобальт дээр суурилсан хайлш + TaC/NbC нэмэлтүүд (өндөр температурт сул бат бөх байхын тулд никель суурьтай байхаас зайлсхий) |
| Өртөг мэдрэмтгий төслүүд | Стандарт дундаж ширхэгтэй WC + 9% кобальт |
Дүгнэлт
- Зах зээлийн давамгайлал: Вольфрамын карбидын хатуу металл (WC-Co/WC-Ni) нь дэлхийн өрмийн хошууны зах зээлийн >95%-ийг эзэлдэг үнэмлэхүй гол урсгал юм.
- Гүйцэтгэлийн цөм: WC-ийн ширхэгийн хэмжээ, кобальт/никель харьцаа, нэмэлт бодисыг тохируулах замаар үүсэх янз бүрийн сорилтод дасан зохицох чадвар.
- Орлуулах боломжгүй: Элэгдлийн эсэргүүцэл, бат бөх чанар, өртөг зардлыг тэнцвэржүүлэх оновчтой шийдэл хэвээр байгаа бөгөөд хамгийн сүүлийн үеийн технологи (нанокристалжилт, бүрэх) нь хэрэглээнийхээ хил хязгаарыг улам өргөжүүлж байна.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 6-р сарын 03-ны хооронд
