ტიტანის კარბიდის, სილიციუმის კარბიდის და ცემენტირებული კარბიდის მასალების მახასიათებლები და გამოყენება

სამრეწველო წარმოების „მატერიალურ სამყაროში“ ტიტანის კარბიდი (TiC), სილიციუმის კარბიდი (SiC) და ცემენტირებული კარბიდი (როგორც წესი, ვოლფრამის კარბიდზე - კობალტზე და ა.შ. დაფუძნებული) სამი მანათობელი „ვარსკვლავი მასალაა“. მათი უნიკალური თვისებებით, ისინი გადამწყვეტ როლს ასრულებენ სხვადასხვა სფეროში. დღეს ჩვენ დეტალურად განვიხილავთ ამ სამ მასალას შორის თვისებებს შორის განსხვავებებს და იმ სიტუაციებს, სადაც ისინი გამორჩეულები არიან!

I. მასალის თვისებების პირდაპირი შედარება

მასალის ტიპი	სიმტკიცე (საცნობარო მნიშვნელობა)	სიმკვრივე (გ/სმ³)	ცვეთამედეგობა	მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა	ქიმიური სტაბილურობა	სიმტკიცე
ტიტანის კარბიდი (TiC)	2800 – 3200HV	4.9 – 5.3	შესანიშნავი (დომინირებს რთული ფაზები)	სტაბილურია ≈1400℃-ზე	მდგრადია მჟავებისა და ტუტეების მიმართ (გარდა ძლიერი დაჟანგვის მჟავებისა)	შედარებით დაბალი (მსხვრევადობა უფრო გამოხატულია)
სილიციუმის კარბიდი (SiC)	2500 – 3000HV (SiC კერამიკისთვის)	3.1 – 3.2	გამორჩეული (გამყარებულია კოვალენტური ბმის სტრუქტურით)	სტაბილურია ≈1600℃-ზე (კერამიკულ მდგომარეობაში)	უკიდურესად ძლიერი (მდგრადია ქიმიური საშუალებების უმეტესობის მიმართ)	საშუალო (მსხვრევადი კერამიკულ მდგომარეობაში; ერთკრისტალებს აქვთ სიმტკიცე)
ცემენტირებული კარბიდი (მაგალითად, WC – Co)	1200 – 1800HV	13 – 15 (WC – Co სერიისთვის)	განსაკუთრებული (WC მყარი ფაზები + Co შემკვრელი)	≈800 – 1000℃ (დამოკიდებულია ნახშირბადის შემცველობაზე)	მდგრადია მჟავების, ტუტეების და აბრაზიული ცვეთის მიმართ	შედარებით კარგი (Co-შემკვრელი ფაზა ზრდის სიმტკიცეს)

ქონების დაყოფა:

• ტიტანის კარბიდი (TiC)მისი სიმტკიცე ალმასის სიმტკიცესთან ახლოსაა, რაც მას ზემყარი მასალების ოჯახის წევრად აქცევს. მისი მაღალი სიმკვრივე საშუალებას იძლევა ზუსტი პოზიციონირებისა ზუსტ ხელსაწყოებში, რომლებიც „წონას“ საჭიროებენ. თუმცა, მას აქვს მაღალი სიმყიფე და მიდრეკილია დარტყმის ქვეშ ნახეთქებისკენ, ამიტომ ის უფრო შესაფერისია სტატიკური, დაბალი დარტყმის ჭრის/ცვეთამედეგი სცენარებისთვის. მაგალითად, ის ხშირად გამოიყენება ხელსაწყოების საფარად. TiC საფარი ზემყარი და ცვეთამედეგია, ისევე როგორც „დამცავი ჯავშნის“ გამოყენება მაღალსიჩქარიან ფოლადსა და ცემენტირებულ კარბიდულ ხელსაწყოებზე. უჟანგავი ფოლადის და შენადნობი ფოლადის ჭრისას, მას შეუძლია გაუძლოს მაღალ ტემპერატურას და შეამციროს ცვეთა, რაც მნიშვნელოვნად ახანგრძლივებს ხელსაწყოს სიცოცხლის ხანგრძლივობას. მაგალითად, საჭრელების დასამუშავებლად, ის უზრუნველყოფს სწრაფ და სტაბილურ ჭრას.
• სილიციუმის კარბიდი (SiC)„მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის საუკეთესო მაჩვენებელი“! მას შეუძლია 1600℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე სტაბილური მუშაობის შენარჩუნება. კერამიკულ მდგომარეობაში მისი ქიმიური სტაბილურობა შესანიშნავია და ის თითქმის არ რეაგირებს მჟავებთან და ტუტეებთან (გარდა რამდენიმე ნივთიერებისა, მაგალითად, ფტორწყალბადმჟავისა). თუმცა, სიმყიფე კერამიკული მასალების საერთო პრობლემაა. მიუხედავად ამისა, ერთკრისტალურმა სილიციუმის კარბიდმა (მაგალითად, 4H-SiC) გააუმჯობესა სიმტკიცე და კვლავ პოპულარული ხდება ნახევარგამტარებსა და მაღალი სიხშირის მოწყობილობებში. მაგალითად, SiC-ზე დაფუძნებული კერამიკული ხელსაწყოები კერამიკულ ხელსაწყოებს შორის „საუკეთესო სტუდენტები“ არიან. მათ აქვთ მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა და ქიმიური სტაბილურობა. მაღალი სიმტკიცის შენადნობების (მაგალითად, ნიკელის შენადნობები) და მყიფე მასალების (მაგალითად, თუჯის) ჭრისას, ისინი არ არიან მიდრეკილნი ხელსაწყოს მიწებებისთვის და ნელა ცვდებიან. თუმცა, სიმყიფის გამო, ისინი უფრო შესაფერისია ნაკლებად შეწყვეტილი ჭრით და მაღალი სიზუსტით დასამუშავებლად.
• ცემენტირებული კარბიდი (WC – Co)„ჭრის სფეროში წამყვანი მოთამაშე“! დაზგური ხელსაწყოებიდან დაწყებული CNC ფრეზებით დამთავრებული, ფოლადის დაფქვიდან დაწყებული საბურღი ქვით დამთავრებული, ის ყველგან გვხვდება. დაბალი Co შემცველობის მქონე ცემენტირებული კარბიდი (მაგალითად, YG3X) შესაფერისია დასამუშავებლად, ხოლო მაღალი Co შემცველობის მქონე კარბიდი (მაგალითად, YG8) კარგი დარტყმაგამძლეობით გამოირჩევა და ადვილად უძლებს უხეშ დამუშავებას. WC მყარი ფაზები პასუხისმგებელნი არიან ცვეთისადმი „გამძლეობაზე“, ხოლო Co შემკვრელი მოქმედებს როგორც „წებო“, რათა WC ნაწილაკები ერთად შეინარჩუნოს, ინარჩუნებს როგორც სიმტკიცეს, ასევე სიმტკიცეს. მიუხედავად იმისა, რომ მისი მაღალტემპერატურული წინააღმდეგობა ისეთივე კარგი არ არის, როგორც პირველი ორი, მისი დაბალანსებული საერთო შესრულება მას შესაფერისს ხდის სცენარების ფართო სპექტრისთვის, ჭრიდან დაწყებული ცვეთისადმი მდგრადი კომპონენტებით დამთავრებული.

II. გამოყენების სფეროები სრული დატვირთვით

1. საჭრელი ხელსაწყოების ველი

• ტიტანის კარბიდი (TiC)ხშირად გამოიყენება ხელსაწყოების საფარად! ზემყარი და ცვეთამედეგი TiC საფარი „დამცავ ჯავშანს“ ანიჭებს მაღალსიჩქარიან ფოლადს და ცემენტირებულ კარბიდულ ხელსაწყოებს. უჟანგავი ფოლადის და შენადნობი ფოლადის ჭრისას, მას შეუძლია გაუძლოს მაღალ ტემპერატურას და შეამციროს ცვეთა, რაც მნიშვნელოვნად ახანგრძლივებს ხელსაწყოს მუშაობის ვადას. მაგალითად, საჭრელების დასამუშავებლად, ის უზრუნველყოფს სწრაფ და სტაბილურ ჭრას.
• სილიციუმის კარბიდი (SiC)კერამიკულ ხელსაწყოებს შორის „საუკეთესო სტუდენტი“! SiC-ზე დაფუძნებულ კერამიკულ ხელსაწყოებს ახასიათებთ მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა და ქიმიური სტაბილურობა. მაღალი სიმტკიცის შენადნობების (მაგალითად, ნიკელის შენადნობები) და მყიფე მასალების (მაგალითად, თუჯი) ჭრისას, ისინი არ არიან მიდრეკილნი ხელსაწყოს მიწებებისთვის და ნელა ცვეთენ. თუმცა, მყიფეობის გამო, ისინი უფრო შესაფერისია ნაკლებად შეწყვეტილი ჭრით და მაღალი სიზუსტით დასამუშავებლად.
• ცემენტირებული კარბიდი (WC – Co)„ჭრის სფეროში წამყვანი მოთამაშე“! დაზგური ხელსაწყოებიდან დაწყებული CNC ფრეზებით დამთავრებული, ფოლადის დაფქვიდან დაწყებული საბურღი ქვით დამთავრებული, ის ყველგან გვხვდება. დაბალი Co შემცველობის მქონე ცემენტირებული კარბიდი (მაგალითად, YG3X) შესაფერისია დასამუშავებლად, ხოლო მაღალი Co შემცველობის მქონე კარბიდი (მაგალითად, YG8) კარგი დარტყმაგამძლეობით ხასიათდება და ადვილად უძლებს უხეშ დამუშავებას.

2. ცვეთამედეგი კომპონენტების ველი

• ტიტანის კარბიდი (TiC): მოქმედებს როგორც „ცვეთამედეგი ჩემპიონი“ ზუსტი ყალიბების წარმოებაში! მაგალითად, ფხვნილის მეტალურგიის ყალიბებში, ლითონის ფხვნილის დაპრესისას, TiC ჩანართები ცვეთამედეგია და გამოირჩევა მაღალი სიზუსტით, რაც უზრუნველყოფს, რომ დაპრესილ ნაწილებს ჰქონდეთ ზუსტი ზომები და კარგი ზედაპირი და არ იყოს მიდრეკილი „გაუმართაობისკენ“ მასობრივი წარმოების დროს.
• სილიციუმის კარბიდი (SiC)ცვეთისა და მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის „ორმაგი გაპრიალებით“ დაჯილდოებული! SiC კერამიკისგან დამზადებულ მაღალი ტემპერატურის ღუმელებში ლილვაკები და საკისრები არ რბილდება და არ ცვდება 1000℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზეც კი. ასევე, SiC-სგან დამზადებულ ქვიშასაწმენდ მოწყობილობაში საქშენები უძლებენ ქვიშის ნაწილაკების ზემოქმედებას და მათი მომსახურების ვადა რამდენჯერმე აღემატება ჩვეულებრივი ფოლადის საქშენებისას.
• ცემენტირებული კარბიდი (WC – Co): „მრავალმხრივი ცვეთამედეგობის ექსპერტი“! მაღაროს ბურღის თავებში დაცემენტებულ კარბიდის კბილებს შეუძლიათ ქვების დამსხვრევა დაზიანების გარეშე; ფარისებრ ჩარხებზე დაცემენტებულ კარბიდის საჭრელებს შეუძლიათ გაუძლონ ნიადაგსა და ქვიშაქვას და „შეინარჩუნონ სიმშვიდე“ ათასობით მეტრის გვირაბის გათხრის შემდეგაც კი. მობილური ტელეფონის ვიბრაციული ძრავების ექსცენტრიული ბორბლებიც კი ცვეთამედეგობის უზრუნველსაყოფად დაცემენტებულ კარბიდზეა დამოკიდებული სტაბილური ვიბრაციის უზრუნველსაყოფად.

3. ელექტრონიკის/ნახევარგამტარული სფერო

• ტიტანის კარბიდი (TiC)გვხვდება ზოგიერთ ელექტრონულ კომპონენტში, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ ტემპერატურას და მაღალ ცვეთამედეგობას! მაგალითად, მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მილების ელექტროდებში, TiC-ს აქვს მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა, კარგი ელექტროგამტარობა და ცვეთამედეგობა, რაც უზრუნველყოფს სტაბილურ მუშაობას მაღალი ტემპერატურის გარემოში და ელექტრონული სიგნალის გადაცემას.
• სილიციუმის კარბიდი (SiC)„ნახევარგამტარების ახალი ფავორიტი“! SiC ნახევარგამტარული მოწყობილობები (მაგალითად, SiC კვების მოდულები) გამოირჩევა მაღალი სიხშირის, მაღალი ძაბვის და მაღალი ტემპერატურის შესანიშნავი მახასიათებლებით. ელექტრომობილებსა და ფოტოელექტრულ ინვერტორებში გამოყენებისას, მათ შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესონ ეფექტურობა და შეამცირონ მოცულობა. ასევე, SiC ვაფლები წარმოადგენს მაღალი სიხშირის და მაღალი ტემპერატურის ჩიპების წარმოების „საფუძველს“ და დიდი მოლოდინით სარგებლობენ 5G საბაზო სადგურებსა და ავიონიკაში.
• ცემენტირებული კარბიდი (WC – Co)ელექტრონულ დამუშავებაში „ზუსტი ინსტრუმენტი“! დაბეჭდილი მიკროსქემის ბურღისთვის განკუთვნილ ცემენტირებულ კარბიდის ბურღებს შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ 0.1 მმ დიამეტრი და მათი ბურღვა შესაძლებელია ზუსტად, ადვილად გატეხვის გარეშე. ჩიპების შესაფუთ ყალიბებში ცემენტირებულ კარბიდის ჩანართებს აქვთ მაღალი სიზუსტე და ცვეთამედეგობა, რაც უზრუნველყოფს ჩიპების ქინძისთავების ზუსტ და სტაბილურ შეფუთვას.

III. როგორ ავირჩიოთ?

• უკიდურესი სიმტკიცისა და ზუსტი ცვეთისადმი წინააღმდეგობისთვის→ აირჩიეთ ტიტანის კარბიდი (TiC)! მაგალითად, ზუსტი ჩამოსხმის საფარებსა და ზემყარი ხელსაწყოების საფარებში, მას შეუძლია „გაუძლოს“ ცვეთას და შეინარჩუნოს სიზუსტე.
• მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის, ქიმიური სტაბილურობის ან ნახევარგამტარებზე/მაღალი სიხშირის მოწყობილობებზე სამუშაოდ→ აირჩიეთ სილიციუმის კარბიდი (SiC)! ის შეუცვლელია მაღალი ტემპერატურის ღუმელის კომპონენტებისა და SiC ჩიპებისთვის.
• დაბალანსებული საერთო მუშაობისთვის, რომელიც მოიცავს ყველაფერს, ჭრიდან დაწყებული ცვეთამედეგი აპლიკაციებით დამთავრებული.→ აირჩიეთ ცემენტირებული კარბიდი (WC – Co)! ის „მრავალმხრივი საშუალებაა“, რომელიც ფარავს ხელსაწყოებს, ბურღებს და ცვეთამედეგ ნაწილებს.