I. முக்கிய பொருள் கலவை
1. கடின கட்டம்: டங்ஸ்டன் கார்பைடு (WC)
- விகிதாச்சார வரம்பு: 70–95%
- முக்கிய பண்புகள்: விக்கர்ஸ் கடினத்தன்மை ≥1400 HV உடன், மிக உயர்ந்த கடினத்தன்மை மற்றும் உடைகள் எதிர்ப்பை வெளிப்படுத்துகிறது.
- தானிய அளவின் தாக்கம்:
- கரடுமுரடான தானியங்கள் (3–8μm): அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் தாக்க எதிர்ப்பு, சரளை அல்லது கடினமான இடை அடுக்குகளைக் கொண்ட அமைப்புகளுக்கு ஏற்றது.
- நுண்ணிய/அல்ட்ராஃபைன் தானியம் (0.2–2μm): மேம்படுத்தப்பட்ட கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பு, குவார்ட்ஸ் மணற்கல் போன்ற அதிக சிராய்ப்பு அமைப்புகளுக்கு ஏற்றது.
2. பைண்டர் கட்டம்: கோபால்ட் (Co) அல்லது நிக்கல் (Ni)
- விகிதாச்சார வரம்பு: 5–30%, டங்ஸ்டன் கார்பைடு துகள்களைப் பிணைத்து கடினத்தன்மையை வழங்க "உலோகப் பிசின்" ஆக செயல்படுகிறது.
- வகைகள் மற்றும் பண்புகள்:
- கோபால்ட் அடிப்படையிலான (பிரதான தேர்வு):
- நன்மைகள்: அதிக வெப்பநிலையில் அதிக வலிமை, நல்ல வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் சிறந்த விரிவான இயந்திர பண்புகள்.
- பயன்பாடு: பெரும்பாலான வழக்கமான மற்றும் உயர் வெப்பநிலை வடிவங்கள் (கோபால்ட் 400°C க்குக் கீழே நிலையாக இருக்கும்).
- நிக்கல் அடிப்படையிலான (சிறப்புத் தேவைகள்):
- நன்மைகள்: வலுவான அரிப்பு எதிர்ப்பு (H₂S, CO₂ மற்றும் அதிக உப்புத்தன்மை கொண்ட துளையிடும் திரவங்களுக்கு எதிர்ப்பு).
- பயன்பாடு: அமில வாயு வயல்கள், கடல் தளங்கள் மற்றும் பிற அரிக்கும் சூழல்கள்.
- கோபால்ட் அடிப்படையிலான (பிரதான தேர்வு):
3. சேர்க்கைகள் (மைக்ரோ-லெவல் ஆப்டிமைசேஷன்)
- குரோமியம் கார்பைடு (Cr₃C₂): அதிக வெப்பநிலை நிலைமைகளின் கீழ் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் பைண்டர் கட்ட இழப்பைக் குறைக்கிறது.
- டான்டலம் கார்பைடு (TaC)/நியோபியம் கார்பைடு (NbC): தானிய வளர்ச்சியைத் தடுக்கிறது மற்றும் அதிக வெப்பநிலை கடினத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது.
II. டங்ஸ்டன் கார்பைடு கடின உலோகத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான காரணங்கள்
| செயல்திறன் | நன்மை விளக்கம் |
|---|---|
| எதிர்ப்பு அணியுங்கள் | வைரத்திற்கு அடுத்தபடியாக கடினத்தன்மை கொண்டது, குவார்ட்ஸ் மணல் போன்ற சிராய்ப்புத் துகள்களால் ஏற்படும் அரிப்பை எதிர்க்கும் (எஃகை விட 10+ மடங்கு குறைவான தேய்மான விகிதம்). |
| தாக்க எதிர்ப்பு | கோபால்ட்/நிக்கல் பைண்டர் கட்டத்தின் கடினத்தன்மை, கீழ்நோக்கிய அதிர்வுகள் மற்றும் பிட் துள்ளல் (குறிப்பாக கரடுமுரடான-தானிய + உயர்-கோபால்ட் சூத்திரங்கள்) காரணமாக துண்டு துண்டாக மாறுவதைத் தடுக்கிறது. |
| உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை | 300–500°C கீழ்-துளை வெப்பநிலையில் செயல்திறனைப் பராமரிக்கிறது (கோபால்ட் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள் ~500°C வெப்பநிலை வரம்பைக் கொண்டுள்ளன). |
| அரிப்பு எதிர்ப்பு | நிக்கல் சார்ந்த உலோகக் கலவைகள் சல்பர் கொண்ட துளையிடும் திரவங்களிலிருந்து அரிப்பை எதிர்க்கின்றன, அமில சூழல்களில் சேவை வாழ்க்கையை நீட்டிக்கின்றன. |
| செலவு-செயல்திறன் | வைரம்/கனசதுர போரான் நைட்ரைடை விட மிகக் குறைந்த விலை, எஃகு முனைகளை விட 20-50 மடங்கு சேவை வாழ்க்கையுடன், உகந்த ஒட்டுமொத்த நன்மைகளை வழங்குகிறது. |
III. பிற பொருட்களுடன் ஒப்பீடு
| பொருள் வகை | குறைபாடுகள் | பயன்பாட்டு காட்சிகள் |
|---|---|---|
| வைரம் (PCD/PDC) | அதிக உடையக்கூடிய தன்மை, மோசமான தாக்க எதிர்ப்பு; மிகவும் விலை உயர்ந்தது (டங்ஸ்டன் கார்பைடை விட ~100 மடங்கு). | முனைகளுக்கு அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது; எப்போதாவது தீவிர சிராய்ப்பு சோதனை சூழல்களில். |
| கனசதுர போரான் நைட்ரைடு (PCBN) | நல்ல வெப்பநிலை எதிர்ப்பு ஆனால் குறைந்த கடினத்தன்மை; விலை உயர்ந்தது. | மிக ஆழமான உயர் வெப்பநிலை கடின வடிவங்கள் (பிரதான நீரோட்டம் அல்லாதவை). |
| மட்பாண்டங்கள் (Al₂O₃/Si₃N₄) | அதிக கடினத்தன்மை ஆனால் குறிப்பிடத்தக்க உடையக்கூடிய தன்மை; மோசமான வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு. | ஆய்வக சரிபார்ப்பு நிலையில், இன்னும் வணிக ரீதியாக அளவிடப்படவில்லை. |
| அதிக வலிமை கொண்ட எஃகு | போதுமான உடைகள் எதிர்ப்பு, குறுகிய சேவை வாழ்க்கை. | குறைந்த விலை பிட்கள் அல்லது தற்காலிக மாற்றுகள். |
IV. தொழில்நுட்ப பரிணாம வளர்ச்சி திசைகள்
1. பொருள் உகப்பாக்கம்
- நானோகிரிஸ்டலின் டங்ஸ்டன் கார்பைடு: தானிய அளவு <200nm, கடினத்தன்மை சமரசம் செய்யாமல் கடினத்தன்மை 20% அதிகரித்துள்ளது (எ.கா., சாண்ட்விக் ஹைபரியன்™ தொடர்).
- செயல்பாட்டு ரீதியாக தரப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பு: முனை மேற்பரப்பில் அதிக கடினத்தன்மை கொண்ட நுண்ணிய தானிய WC, அதிக கடினத்தன்மை கொண்ட கரடுமுரடான தானிய + உயர் கோபால்ட் கோர், சமநிலைப்படுத்தும் தேய்மானம் மற்றும் எலும்பு முறிவு எதிர்ப்பு.
2. மேற்பரப்பு வலுப்படுத்துதல்
- வைர பூச்சு (CVD): 2–5μm படலம் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை >6000 HV ஆக அதிகரிக்கிறது, ஆயுளை 3–5x அதிகரிக்கிறது (30% செலவு அதிகரிப்பு).
- லேசர் உறைப்பூச்சு: உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட தேய்மான எதிர்ப்பை மேம்படுத்த, பாதிக்கப்படக்கூடிய முனைப் பகுதிகளில் WC-Co அடுக்குகள் படிந்துள்ளன.
3. சேர்க்கை உற்பத்தி
- 3D-அச்சிடப்பட்ட டங்ஸ்டன் கார்பைடு: ஹைட்ராலிக் செயல்திறனை மேம்படுத்த சிக்கலான ஓட்ட சேனல்களை (எ.கா., வென்டூரி கட்டமைப்புகள்) ஒருங்கிணைந்த முறையில் உருவாக்க உதவுகிறது.
V. பொருள் தேர்வுக்கான முக்கிய காரணிகள்
| இயக்க நிலைமைகள் | பொருள் பரிந்துரை |
|---|---|
| அதிக சிராய்ப்பு வடிவங்கள் | நுண்ணிய/மிக நுண்ணிய தானிய WC + நடுத்தர-குறைந்த கோபால்ட் (6–8%) |
| தாக்கம்/அதிர்வு ஏற்படக்கூடிய பிரிவுகள் | கரடுமுரடான தானிய WC + உயர் கோபால்ட் (10–13%) அல்லது தரப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பு |
| அமில (H₂S/CO₂) சூழல்கள் | நிக்கல் அடிப்படையிலான பைண்டர் + Cr₃C₂ சேர்க்கை |
| மிக ஆழமான கிணறுகள் (>150°C) | கோபால்ட் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவை + TaC/NbC சேர்க்கைகள் (குறைவான உயர் வெப்பநிலை வலிமைக்கு நிக்கல் அடிப்படையிலானவற்றைத் தவிர்க்கவும்) |
| செலவு உணர்திறன் திட்டங்கள் | நிலையான நடுத்தர தானிய WC + 9% கோபால்ட் |
முடிவுரை
- சந்தை ஆதிக்கம்: டங்ஸ்டன் கார்பைடு ஹார்ட்மெட்டல் (WC-Co/WC-Ni) என்பது முழுமையான பிரதான நீரோட்டமாகும், இது உலகளாவிய துரப்பண பிட் முனை சந்தைகளில் 95% க்கும் அதிகமாக உள்ளது.
- செயல்திறன் மையம்: WC தானிய அளவு, கோபால்ட்/நிக்கல் விகிதம் மற்றும் சேர்க்கைகள் ஆகியவற்றில் சரிசெய்தல் மூலம் வெவ்வேறு உருவாக்க சவால்களுக்கு ஏற்ப மாற்றியமைத்தல்.
- ஈடுசெய்ய முடியாத தன்மை: தேய்மான எதிர்ப்பு, கடினத்தன்மை மற்றும் செலவை சமநிலைப்படுத்துவதற்கான உகந்த தீர்வாக இது உள்ளது, அதிநவீன தொழில்நுட்பங்கள் (நானோகிரிஸ்டலைசேஷன், பூச்சுகள்) அதன் பயன்பாட்டு எல்லைகளை மேலும் விரிவுபடுத்துகின்றன.
இடுகை நேரம்: ஜூன்-03-2025
