کاربید به a اشاره داردترکیب مواد شیمیاییبا پیوند کووالانسی یا یونی کربن با یک عنصر الکترونگاتیو کمتری - به طور معمول یک فلز (به عنوان مثال ، تنگستن ، تیتانیوم ، سیلیکون) یا یک متالوئید تشکیل می شود. ترکیب آن از قوانین سخت استوکیومتری (به عنوان مثال ، WC برای کاربید تنگستن ، تیک برای کاربید تیتانیوم ، sic برای کاربید سیلیکون) پیروی می کند ، به این معنی که نسبت کربن به عنصر دیگر ثابت است یا در محدوده باریک قرار می گیرد. مهمتر اینکه ، کاربیدها "مخلوط" نیستند بلکه مواد شیمیایی خالص با ساختار کریستالی تعریف شده هستند.
آلیاژ یک استمخلوط همگن (یا محلول جامد)از دو یا چند عنصر ، جایی که حداقل یک فلز است. این یک ترکیب شیمیایی جدید نیست. در عوض ، عناصر تشکیل دهنده (به عنوان مثال ، آهن + کربن برای فولاد ، آلومینیوم + مس برای آلیاژهای آلومینیوم) به طور یکنواخت در سطح اتمی یا ریزساختاری پراکنده می شوند. ترکیب آلیاژها انعطاف پذیر است- به عنوان مثال ، محتوای کربن در فولاد می تواند از 0.05 ~ (فولاد کربن {8 {8} کم) تا بیش از 2 ٪ (فولاد کربن {10} بالا)-} و از استوکیومتری سختگیرانه پیروی نمی کند.
کاربیدهاساختار کریستالی ثابت و مرتب شدهبا پیوند شیمیایی آنها تعیین می شود. به عنوان مثال:
کاربید تنگستن (WC) دارای یک ساختار نزدیک شش ضلعی - بسته بندی شده (HCP) است ، جایی که اتم های تنگستن و کربن در یک شبکه سفت و سخت و مکرر قرار می گیرند.
کاربید سیلیکون (SIC) یک ساختار کووالانسی چهار ضلعی (مشابه الماس) را تشکیل می دهد و به سختی شدید آن کمک می کند.
این ساختار مرتب شده ذاتی برای ترکیب است و بدون شکستن پیوندهای شیمیایی به راحتی قابل تغییر نیست.
آلیاژها دارایساختار محلول جامد سفارش داده شده یا نیمه- سفارش داده شدهبشر فلز پایه (به عنوان مثال ، آهن در فولاد ، آلومینیوم در آلیاژهای آلومینیوم) یک شبکه میزبان را فراهم می کند ، و عناصر اضافه شده (به عنوان مثال ، کربن ، مس) یا در این شبکه (تشکیل یک محلول "جایگزین" یا "بینابینی" یا "فازهای ثانویه" تشکیل می شوند (به عنوان مثال ، کاربیدها در بالا {{7 7} فولاد کربن)). بر خلاف کاربیدها ، ساختار آنها به یک فرمول شیمیایی واحد گره خورده است و از طریق پردازش قابل تنظیم است.
دو کلاس مواد در خواص تفاوت چشمگیری دارند ، که توسط پیوند و ساختار شیمیایی آنها رانده می شوند:
تولید کاربید ابتدا بر سنتز ترکیب شیمیایی و سپس شکل دادن به آن متمرکز است:
ترکیب پودری: کربن و عنصر پایه (به عنوان مثال ، تنگستن) تا دمای زیاد (اغلب در یک خلاء یا جو بی اثر) گرم می شوند تا پودر کاربید (به عنوان مثال ، پودر WC) تشکیل شود.
تحکیم: پودر با یک چسب (به عنوان مثال کبالت ، برای بهبود چقرمگی) مخلوط شده و به شکل ها فشار داده می شود ، سپس در دماهای بالا (1،300-1600 درجه) سینتر می شود تا قطعات متراکم و سفت و سخت تشکیل شود.
تولید آلیاژ شامل مخلوط کردن فلزات (یا فلزات با فلزات غیر-) و شکل دادن به مخلوط است:
ذوب و مخلوط کردن: عناصر فلزی و آلیاژ پایه در یک کوره (به عنوان مثال آهن + کربن + منگنز برای فولاد) ذوب می شوند تا یک مایع همگن تشکیل شود.
جامد سازی و پردازش: مایع درون شمش ها ریخته می شود ، سپس به شکل های نهایی نورد ، جعلی ، اکسترود شده یا ماشینکاری می شود (به عنوان مثال ، پرتوهای فولادی ، ورق های آلومینیومی). هیچ سنتز ترکیب شیمیایی لازم نیست - فقط مخلوط کردن یکنواخت.
با توجه به سختی شدید و پایداری دما {0} بالا ، از کاربید در برنامه هایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش یا مقاومت در برابر گرما دارند استفاده می شود:
ابزارهای برش (به عنوان مثال ، درج کاربید تنگستن برای ماشینکاری فلزات ، تیغه های SIC برای برش بتن).
ساینده ها (به عنوان مثال ، کاربید برای ماسه زدن یا سنگ زنی مواد سخت).
اجزای دما بالا - (به عنوان مثال ، پوشش های TIC برای تیغه های توربین ، قطعات SIC در راکتورهای هسته ای).
قطعات را بپوشید (به عنوان مثال ، نازل های کاربید برای شن و ماسه ، بیت های حفاری برای حفاری سنگی).
آلیاژها برای خصوصیات مکانیکی متعادل آنها (قدرت ، انعطاف پذیری ، چقرمگی) و هزینه-} اثربخشی استفاده می شوند و آنها را در زندگی و صنعت روزمره همه گیر می کنند:
مواد ساختاری (به عنوان مثال ، فولاد برای ساختمانها/پل ها ، آلیاژهای آلومینیومی برای بدنه های هواپیما).
اجزای کاربردی (به عنوان مثال ، برنج (مس - آلیاژ روی) برای وسایل لوله کشی ، فولاد ضد زنگ برای وسایل آشپزخانه).
قطعات عملکرد بالا- (به عنوان مثال ، آلیاژهای تیتانیوم برای کاشت پزشکی ، نیکل- آلیاژهای کروم برای عناصر گرمایش).
به طور خلاصه ، تمایز اصلی در آنها نهفته استهویت شیمیایی: کاربیدها هستندترکیبات شیمیایی استوکیومتریبا سختی و شستشوی شدید ، برای سایش/گرما - برنامه های مقاومت طراحی شده است. آلیاژها هستندمخلوط فلزی انعطاف پذیربا چقرمگی و استحکام متعادل ، برای اهداف ساختاری و عملکردی عمومی استفاده می شود. Carbides عملکرد تخصصی را در اولویت قرار می دهد ، در حالی که آلیاژها اولویت بندی و هزینه- را در اولویت قرار می دهند.
