টাংস্টেন কার্বাইড কি?

টাংস্টেন কার্বাইড (হার্ড মেটাল)

সিমেন্টেড কার্বাইড, বা যেগুলিকে প্রায়শই হার্ডমেটাল বলা হয়, সেগুলি এমন উপকরণ যা তরল-ফেজ সিন্টারিংয়ের মাধ্যমে একটি কঠিন কোবাল্ট বা নিকেল অ্যালয়ের একটি বাইন্ডার ম্যাট্রিক্সে খুব শক্ত টাংস্টেন মনোকার্বাইড (WC) শস্য 'সিমেন্টিং' করে তৈরি করা হয়। সিমেন্টেড কার্বাইডগুলি ধাতব কার্বাইড (WC, TiC, TaC) বা কার্বোনাইট্রাইডগুলির (যেমন TiCN) উচ্চ কঠোরতা এবং শক্তির সাথে একটি ধাতব মিশ্রণ বাইন্ডারের (Co, Ni, Fe) দৃঢ়তা এবং নমনীয়তা একত্রিত করে, যেখানে শক্ত কণাগুলি একটি ধাতব যৌগ তৈরি করতে সমানভাবে বিতরণ করা হয়। টাংস্টেন কার্বাইড কার্বাইডগুলির মধ্যে সবচেয়ে ধাতব, এবং এখন পর্যন্ত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কঠিন পর্যায়। উপাদানের মধ্যে যত বেশি শক্ত কার্বাইড কণা থাকবে, এটি তত বেশি শক্ত হবে তবে লোড করার সময় তত কম স্থিতিস্থাপক হবে; এবং, এর বিপরীতে, কঠোরতার বিনিময়ে উচ্চ পরিমাণে ধাতব বাইন্ডার দ্বারা উল্লেখযোগ্য স্থিতিস্থাপকতা বৃদ্ধি করা হয়।

প্রকৌশল উপকরণগুলির ক্ষেত্রে, সিমেন্টেড কার্বাইডগুলি একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে কারণ তারা বিস্তৃত বৈশিষ্ট্য পরিসরের মধ্যে উচ্চ কঠোরতা এবং শক্তিকে ভাল দৃঢ়তার সাথে একত্রিত করে এবং এইভাবে প্রকৌশল এবং টুলিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সবচেয়ে বহুমুখী কঠিন উপকরণগুলির একটি দল গঠন করে।

  সাধারণত একটি টাংস্টেন কার্বাইড হার্ড মেটালের কঠোরতা মান 1600 HV হতে পারে, যেখানে হালকা ইস্পাতের মান প্রায় 160 HV হবে, যা 10 গুণের কম।

যদিও এটিকে হার্ড মেটাল বলা হয়, টাংস্টেন কার্বাইড আসলে একটি যৌগিক উপাদান যা টাংস্টেন কার্বাইডের শক্ত কণাগুলি একটি নরম ধাতব কোবাল্টের ম্যাট্রিক্সে এম্বেড করা থাকে।

টাংস্টেন কার্বাইডের রাসায়নিক সূত্র হল WC।

  টাংস্টেন কার্বাইড 1400–2000 °C তাপমাত্রায় টাংস্টেন ধাতু এবং কার্বনের বিক্রিয়ার মাধ্যমে প্রস্তুত করা হয়। অন্যান্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে একটি পেটেন্ট করা নিম্ন তাপমাত্রার ফ্লুইড বেড প্রক্রিয়া যা টাংস্টেন ধাতু বা নীল WO3 কে CO/CO2 মিশ্রণ এবং H2 এর সাথে 900 এবং 1200 °C এর মধ্যে বিক্রিয়া করে।

হার্ড মেটালের বৈশিষ্ট্যগুলি কী কী?

যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য:

যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি একটি নির্দিষ্ট ধরণের শক্তি প্রতিরোধের ক্ষমতা প্রতিফলিত করে, যা প্রয়োগ করা হলে আরও সঠিক সংজ্ঞা প্রয়োজন। স্পষ্টতার জন্য, লোডের অবস্থার উপর নির্ভর করে প্রতিরোধের বিভিন্ন ধরণের শক্তি রয়েছে; হার্ড মেটালের জন্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রতিরোধ ক্ষমতা হল সংকোচন প্রতিরোধ, আকর্ষণ, ঘর্ষণ, ক্লান্তি এবং বাম্প ট্রান্সভার্সাল ভাঙ্গন।

  ভৌত বৈশিষ্ট্য:

টাংস্টেন কার্বাইডের উচ্চ গলনাঙ্ক 2,870 °C (5,200 °F), 1 স্ট্যান্ডার্ড বায়ুমণ্ডল (100 kPa) এর সমতুল্য চাপে 6,000 °C (10,830 °F) স্ফুটনাঙ্ক, 110 W·m−1·K−1 তাপ পরিবাহিতা এবং 5.5 µm·m−1·K−1 তাপীয় প্রসারণের সহগ রয়েছে।

  টাংস্টেন কার্বাইড অত্যন্ত শক্ত, মোহস স্কেলে প্রায় 9 এবং প্রায় 2600 এর ভিকার্স সংখ্যা সহ। এটির প্রায় 530–700 GPa এর ইয়ং-এর গুণাঙ্ক, 630–655 GPa এর বাল্ক মডুলাস এবং 274 GPa এর শিয়ার মডুলাস রয়েছে। এটির 344 MPa চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তি, প্রায় 2.7 GPa চূড়ান্ত সংকোচন শক্তি এবং 0.31 এর পয়সনের অনুপাত রয়েছে।

  টাংস্টেন কার্বাইডের একটি পাতলা রডের মধ্য দিয়ে একটি অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের গতি (শব্দের গতি) 6220 m/s।

  টাংস্টেন কার্বাইডের প্রায় 0.2 µΩ·m কম বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা কিছু ধাতুর (যেমন ভ্যানাডিয়াম 0.2 µΩ·m) সাথে তুলনীয়।

  WC গলিত নিকেল এবং কোবাল্ট উভয় দ্বারাই সহজে ভেজা হয়। W-C-Co সিস্টেমের ফেজ ডায়াগ্রামের তদন্ত দেখায় যে WC এবং Co একটি সিউডো বাইনারি ইউটেকটিক তৈরি করে। ফেজ ডায়াগ্রাম আরও দেখায় যে তথাকথিত η-কার্বাইড রয়েছে যার গঠন (W,Co) 6C যা তৈরি করা যেতে পারে এবং এই পর্যায়গুলির ভঙ্গুরতা WC-Co হার্ড মেটালে কার্বন সামগ্রীর নিয়ন্ত্রণকে গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে।

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য:

টাংস্টেন এবং কার্বনের দুটি সু-সংজ্ঞায়িত যৌগ রয়েছে, WC এবং টাংস্টেন সেমিকarbাইড, W 2C। উভয় যৌগই কোটিংগুলিতে উপস্থিত থাকতে পারে এবং অনুপাত কোটিং পদ্ধতির উপর নির্ভর করতে পারে।

  উচ্চ তাপমাত্রায় WC টাংস্টেন এবং কার্বনে পরিণত হয় এবং এটি উচ্চ-তাপমাত্রার তাপ স্প্রে করার সময় ঘটতে পারে, যেমন, উচ্চ বেগ অক্সিজেন জ্বালানী (HVOF) এবং উচ্চ শক্তি প্লাজমা (HEP) পদ্ধতিতে।

  WC এর জারণ 500–600 °C (932–1,112 °F) এ শুরু হয়। এটি অ্যাসিড প্রতিরোধী এবং শুধুমাত্র ঘরের তাপমাত্রার উপরে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড/নাইট্রিক অ্যাসিড (HF/HNO3) মিশ্রণ দ্বারা আক্রান্ত হয়। এটি ঘরের তাপমাত্রায় ফ্লোরিন গ্যাসের সাথে এবং 400 °C (752 °F) এর উপরে ক্লোরিনের সাথে বিক্রিয়া করে এবং এর গলনাঙ্ক পর্যন্ত শুকনো H2 এর সাথে অ-প্রতিক্রিয়াশীল। সূক্ষ্মভাবে পাউডারযুক্ত WC হাইড্রোজেন পারক্সাইড জলীয় দ্রবণে সহজে জারিত হয়। উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপে এটি জলীয় সোডিয়াম কার্বোনেটের সাথে বিক্রিয়া করে সোডিয়াম টাংস্টেন তৈরি করে, যা স্ক্র্যাপ সিমেন্টেড কার্বাইড পুনরুদ্ধারের জন্য ব্যবহৃত একটি পদ্ধতি।