Wpływ dodatków na właściwości węglików spiekanych

Węgliki spiekane są jednym z najważniejszych materiałów stosowanych w dziedzinie ceramiki inżynieryjnej. Mają one wiele zastosowań, takich jak tworzenie narzędzi tnących, formowanie odpowiednich warstw ochronnych na powierzchniach, a także wykorzystywanie ich jako elementów ochronnych w procesie wysokotemperaturowej obróbki materiałów. W ostatnich latach coraz większą popularność zdobywają również dodatki, które mają wpływ na właściwości węglików spiekanych.

 

Dodatki pełnią głównie rolę modyfikatorów. Poprawiają one zarówno właściwości mechaniczne, jak i termiczne węglików spiekanych, co w efekcie zwiększa ich wytrzymałość i trwałość. Wpływ dodatków na ceramikę spiekaną można podzielić na kilka aspektów, takich jak struktura wewnętrzna, twardość, odporność na ścieranie, odporność termiczna i odporność chemiczna.

Pierwszym aspektem jest struktura wewnętrzna węglików spiekanych. Dodatki mogą znacząco wpływać na mikrostrukturę materiału, która jest kluczowa dla jego właściwości mechanicznych. Na przykład, dodatek takich pierwiastków jak kobalt czy niklowiec znacząco wpływa na mikrostrukturę węgliku spiekanego. Kobalt pozwala na utworzenie fazy spoiwowej, która poprawia spiekalność węglików, natomiast niklowiec wpływa na mikrotwardość materiału.

 

Następnym aspektem jest twardość węglików spiekanych. Dodatki takie jak tytan, niob czy wanad wpływają na twardość materiału węglowego. Dodatek tytanu powoduje utworzenie fazy Lavesa, która jest twardsza od samego węgla spiekanego. Natomiast niob i wanad reagują z węglem, tworząc oddzielne fazy w strukturze materiału, co prowadzi do wzrostu twardości węgliku.

Kolejnym aspektem jest odporność na ścieranie. Dodatki takie jak bor, fosfor czy dublet cynku pomagają w poprawie tej właściwości węglików spiekanych. Przez dodatek boru lub fosforu powstaje faza tlenku berylu, która działa jak smar i zapobiega ścieraniu. Natomiast dodatek cynku tworzy fazy ZnC i Zn2C, które zwiększają wytrzymałość na ścieranie.

 

Odporność termiczna to kolejny aspekt, który jest istotny w przypadku węglików spiekanych. Dodatki takie jak krzem czy bor wpływają na tę właściwość. Na przykład, dodatek krzemu powoduje wzrost temperatury topnienia fazy spoiwowej, co prowadzi do wzrostu odporności na działanie wysokich temperatur.

 

Ostatnim aspektem jest odporność chemiczna. Niektóre dodatki, takie jak takie pierwiastki jak chrom, molibden czy tytan, wpływają na tę właściwość. Powodują one utworzenie fazy wiązkiej, która jest odporna na działanie kwasów i zasad.

Wpływ dodatków na właściwości węglików spiekanych jest znaczący i różnorodny. Dodatki mają ogromne znaczenie w poprawie właściwości tych materiałów, czyniąc je bardziej wytrzymałymi, twardymi, odporne na ścieranie, na działanie wysokich temperatur oraz na działanie chemiczne. Wpływ ten wynika głównie z modyfikacji mikrostruktury węglików spiekanych. Dlatego też, dobór odpowiednich dodatków jest kluczowy w procesie produkcji ceramiki spiekanych.