Węglik krzemu vs węglik wolframu

Jak lepiej zrozumieć węglik krzemu vs węglik wolframu. Ten artykuł zawiera analizę porównawczą krzemu węglik (SiC) vs węglik wolframu (WC), koncentrując się na ich właściwościach i zastosowaniach przemysłowych.

1. Węglik krzemu (SiC)

Gęstość: 3,2 g/cm³.

Podstawowe warianty:

Czarny SiC (α-SiC, czystość 98,5%): Wykazuje wyższą wytrzymałość niż zielony SiC, stosowany głównie do obróbki materiałów o niskiej wytrzymałości na rozciąganie (szkło, ceramika, żeliwo).

Zielony SiC (α-SiC, czystość >99%): Doskonałe właściwości samoostrzące, idealne do węglików spiekanych, stopów tytanu i precyzyjnego szlifowania narzędzi ze stali szybkotnącej.

Cubic SiC: żółto-zielony kryształ syntetyzowany za pomocą specjalistycznych metod, stosowany do ultraprecyzyjnej obróbki łożysk, zmniejszający chropowatość powierzchni z Ra 32-0,16 μm do Ra 0,04-0,02 μm.

Kluczowe właściwości:

Wysoka przewodność cieplna (120-490 W/m-K)

Zachowanie półprzewodnika z odpornością na utlenianie do 1600°C

Chemicznie obojętny w środowisku kwaśnym/alkalicznym (pH 3-11)

Zastosowania:

Powłoki łopatek turbin (wydłużają żywotność o 100-200%)

Energooszczędne materiały ogniotrwałe (niska rozszerzalność cieplna, wysoka odporność na szok termiczny)

Odtleniacze w produkcji stali (klasa czystości 85%)

Elementy grzewcze (np. pręty z węglika krzemu)

2. Azotek krzemu (Si₃N₄)

Struktura: Diamentowa siatka 3D.

Właściwości:

Temperatura topnienia: 1900°C

Gęstość: 3,2-3,4 g/cm³ | Twardość: 1500-1900 HV

Wytrzymałość na zginanie600-1000 MPa | Moduł sprężystości: 310 GPa

Stabilność w powietrzu do 1450-1550°C

Rozpuszczalny w HF; obojętny na wodę i rozcieńczone kwasy

3. Węglik wolframu (WC)

Struktura: Sześciokątny kryształ (metaliczny połysk).

Właściwości:

Gęstość: 15,63 g/cm³ (18°C) | Temperatura topnienia: 2870°C

Nierozpuszczalny w H₂O, HCl, H₂SO₄; rozpuszczalny w mieszaninach HNO₃-HF

Kruchość zmniejszona przez dodanie Ti/Co (1-5 wt%)

Synteza:

Produkowany poprzez nawęglanie proszku wolframu w temperaturze 1400-1600°C.

WC z tlenków wymaga obróbki próżniowej w temperaturze 1500°C.

Zastosowania:

Narzędzia tnące (z dodatkami TiC/TaC zapewniającymi odporność na uderzenia)

Komponenty wysokotemperaturowe (dysze z węglików spiekanychsilniki odrzutowe, uszczelki z węglików spiekanych)

Structural Insight:
Atomy węgla zajmują miejsca międzywęzłowe w sieci wolframu, tworząc międzywęzłowy roztwór stały.

4. Żywotność uszczelnienia mechanicznego w pompach do ścieków

[Q]: Jak długo działają uszczelnienia mechaniczne pomp ściekowych?
[A]: Zależy od materiału i warunków pracy:

Węglik wolframu: 1-2 lata

Węglik krzemu: ~1 rok

Ceramika: <6 miesięcy