카바이드 복합 분말 탁월한 경도, 내마모성 및 고온 안정성을 요구하는 응용 분야에서 우수한 성능을 위해 설계된 고급 재료 클래스를 나타냅니다. 이들 분말은 일반적으로 강력한 금속 바인더 매트릭스 (일반적으로 코발트, 니켈 또는 철) 내에 분산 된 초 카바이드 상 (예 : 텅스텐 카바이드, 타이타늄 카바이드 또는 크롬 카바이드)으로 구성됩니다. 이 상승적 조합은 두 성분의 고유 특성을 활용하여 모 놀리 식 대응 물질을 크게 능가하는 재료를 초래합니다.
조성 및 미세 구조
카바이드 복합 분말의 정확한 조성 및 미세 구조는 최종 특성의 중요한 결정 요인입니다.
- 탄화물 단계 : 탄화물의 선택은 의도 된 응용 프로그램에 크게 의존합니다.
- 텅스텐 카바이드 (WC) : 극도의 경도와 좋은 인성으로 인해 가장 흔하고 널리 사용되는 탄화물. 종종 시멘트 탄화물 (하드 메탈)의 중추를 형성합니다.
- 카바이드 티타늄 (TIC) : WC에 비해 높은 경도, 우수한 산화 저항성 및 밀도를 제공합니다. 개선 된 분화구 내마모성을위한 소멸 및 절단 도구에 종종 사용됩니다.
- 크롬 카바이드 (CR3C2) : 특히 높은 온도에서 탁월한 부식 및 산화 저항성을 제공합니다. 부식성 환경을위한 내마비 코팅에 사용됩니다.
- 기타 탄화물 : 바나듐 카바이드 (VC), 니오 비움 카바이드 (NBC) 및 탄탈 룸 카바이드 (TAC)도 종종 입자 성장 억제제로서 사용되거나 특정 특성을 부여 하는데도 사용된다.
- 바인더 단계 : 금속 바인더는 연성 매트릭스로서 작용하여 단단한 탄수화물 입자를 함께 유지하고 강인성을 제공합니다.
- 코발트 (CO) : 텅스텐 카바이드의 가장 전통적이고 효과적인 바인더는 강도, 인성 및 내마모성의 균형을 제공합니다.
- 니켈 (NI) : 좋은 부식과 산화 저항성을 제공하여 고온 및 부식성 환경에 적합합니다. 크롬 카바이드와 함께 종종 사용됩니다.
- 철 (fe) : 보다 경제적 인 바인더, 때로는 특정 응용 분야를 위해 니켈 또는 코발트로 합금됩니다.
- 미세 구조 : 바인더 상 내의 탄화물 입자의 크기, 분포 및 형태는 기계적 특성에 상당히 영향을 미칩니다. 미세하고 균일하게 분포 된 탄화물은 일반적으로 경도와 강도가 높아지고 제어 된 양의 바인더는 적절한 인성을 보장합니다.
제조 공정
탄화물 복합 분말은 일반적으로 조성, 입자 크기 및 형태에 대한 정확한 제어를 달성하도록 설계된 정교한 야금 공정을 통해 생산됩니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
- 기계식 합금 (MA) : 고 에너지 볼 밀링과 관련된 고체 분말 가공 기술. 그것은 원소 또는 사전 합금 된 분말의 혼합물을 반복적으로 파쇄하고 콜드 링하여 세밀한 균질 한 복합 분말을 생성 할 수 있습니다.
- 스프레이 건조 : 슬러리에서 구형, 유동성 복합 분말을 생성하는 데 사용되는 방법. 이것은 열 스프레이 응용 분야에 특히 유용합니다.
- 응집 및 소결 : 개별 카바이드 및 바인더 파우더는 혼합 된 다음, 응집 (예 : 분무 건조 또는 과립 화에 의해 응집 된 후 고온에서 소결되어 조밀하고 통합 된 재료를 형성한다.
- 화학 강수량/공동 설명 : 습식 화학 경로는 탄화물 및 바인더의 전구체를 동시에 침전시킴으로써 매우 미세하고 균질 한 복합 분말을 생성 할 수 있습니다.
- 자체 추적 고온 합성 (SHS) : 원소 분말로부터 탄화물 기반 복합재를 빠르게 생성 할 수있는 연소 합성 기술은 종종 세밀한 구조를 생성한다.
주요 속성 및 장점
탄화물 복합 분말은 다양한 산업 분야에서 필수 불가결 한 다양한 우수한 특성을 제공합니다.
- 뛰어난 경도 : 주로 단단한 카바이드 단계에서 파생되어 계약 및 연마성 마모에 대한 탁월한 저항을 제공합니다.
- 높은 내마모성 : 마찰, 침식 및 마모와 관련된 응용 분야에 결정적이어서 성분 수명 연장이 발생합니다.
- 좋은 강인함 : 금속 바인더는 연성을 제공하여 종종 모 놀리 식 세라믹과 관련된 치명적인 취성 부전을 방지합니다.
- 고온 안정성 : 많은 탄화물 복합재는 높은 온도에서 기계적 특성을 유지하여 고열 환경에 적합합니다.
- 부식 저항 : 특정 탄화물 및 바인더 선택에 따라, 이들 재료는 화학적 분해에 대한 우수한 내성을 나타낼 수있다.
- 사용자 정의 가능한 속성 : 탄화물 유형, 바인더 조성, 입자 크기 및 제조 공정을 변경하는 기능을 통해 특정 응용 프로그램 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.
응용 프로그램
특성의 고유 한 조합은 카바이드 복합 분말을 다양한 까다로운 애플리케이션에서 중요하게 만듭니다.
- 절단 도구 : 가공 금속, 목재 및 복합재를위한 삽입, 드릴, 밀링 커터 및 리머. 텅스텐 카바이드-코발트는이 분야에서 지배적 인 재료입니다.
- 마모 부품 : 다이, 노즐, 펌프 부품, 농업 도구 및 광업 장비와 같은 연마성 또는 침식 마모가 적용됩니다.
- 열 스프레이 코팅 : 항공 우주, 석유 및 가스 및 자동차와 같은 산업에서 마모, 침식 및 부식성을 향상시키기 위해 더 부드러운 기판에 보호 코팅 (예 : HVOF, 혈장 스프레이)으로 적용됩니다.
- 광업 및 시추 : 극심한 경도 및 충격 저항으로 인한 암석 시추, 터널 보링 및 미네랄 추출을위한 비트 및 인서트.
- 도구 형성 : 도면, 스탬핑 및 압출 금속을위한 다이와 펀치.
- 고온 구성 요소 : 가스 터빈, 발전 및 마모 및 산화 저항성이 중요한 기타 고온 공정의 부품.
- 스포츠 용품 : 내구성과 특정 성능 특성이 필요한 스키, 골프 클럽 및 낚시 릴과 같은 품목의 특수 구성 요소.
미래의 트렌드와 연구
카바이드 복합 분말에 대한 연구는 다음에 중점을두고 계속 발전하고 있습니다.
- 나노 구조화 된 복합재 : 강화 된 경도와 인성을 위해 나노 스케일 카바이드 곡물이있는 재료 개발.
- 바인더리스 탄화물 : 금속 바인더없이 고밀도와 강도를 달성하는 방법을 모색하여 더 높은 경도 및 온도 기능을 제공 할 수 있습니다.
- 신규 카바이드 및 바인더 조합 : 새로운 시스템을 신흥 응용 분야 (예 : 고-entropy 합금 결합제)에 대한 특성을 조정하기위한 조사.
- 첨가제 제조 (3D 프린팅) : 선택적 레이저 용융 (SLM) 및 바인더 제트기와 같은 고급 제조 기술을위한 카바이드 복합 분말 조정하여 맞춤형 특성으로 복잡한 형상을 생성합니다.
- 표면 공학 : 고급 표면 처리 및 코팅을 탄화물 복합재와 통합하여 성능을 더욱 최적화합니다.
- 지속 가능한 생산 : 이러한 고급 재료에 대한보다 에너지 효율적이고 환경 친화적 인 생산 방법을 개발합니다.
결론
카바이드 복합 분말은 현대 재료 과학의 초석으로 가장 어려운 산업 응용 분야를위한 솔루션을 제공합니다. 경도, 내마모성 및 고온 안정성의 놀라운 조합과 특성을 사용자 정의 할 수있는 능력과 함께 다양한 부문에서 지속적인 중요성을 보장합니다. 연구 개발이 재료 공학의 경계를 이끌어 내면서, 탄화물 복합 분말은 의심 할 여지없이 혁신의 최
