ቲታኒየም ካርቦዳይድ፡ ምርት፣ ቅንብር፣ ዓላማ፣ ንብረቶች እና መተግበሪያዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: Howard Calhoun | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 13:49

ቲታኒየም ካርቦዳይድ ተስፋ ሰጪ ከሆኑት የ tungsten አናሎግ አንዱ ነው። በአካላዊ እና ሜካኒካል ባህሪያት ከኋለኛው ያነሰ አይደለም, እና የዚህ ውህድ ምርት የበለጠ ኢኮኖሚያዊ ነው. የካርቦይድ መቁረጫ መሳሪያዎችን ለማምረት በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል, እንዲሁም በዘይት እና አጠቃላይ ምህንድስና, አቪዬሽን እና ሮኬት ኢንዱስትሪዎች ውስጥ.

የግኝት መግለጫ እና ታሪክ

ቲታኒየም ካርቦዳይድ በጊዜያዊ የኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮች ሠንጠረዥ ከሚሸጋገሩ የብረት ውህዶች መካከል ልዩ ቦታን ይይዛል። ተንግስተን ላልያዘው ጠንካራ ውህዶች መሠረት በሰፊው ጥቅም ላይ መዋሉን የሚወስነው በልዩ ጥንካሬ ፣ በሙቀት መቋቋም እና በጥንካሬው ተለይቷል። የዚህ ንጥረ ነገር ኬሚካላዊ ቀመር ቲሲ ነው. በውጫዊ መልኩ እሱ ቀለል ያለ ግራጫ ዱቄት ነው።

ምርቱ የጀመረው እ.ኤ.አ. በ1920ዎቹ ነው፣ አምፖሎች የሚያመርቱ ኩባንያዎች የተንግስተን ክሮች ለማምረት ውድ ከሆነው ቴክኖሎጂ ሌላ አማራጭ ሲፈልጉ ነበር። በውጤቱም, የሲሚንቶ ካርቦይድ ለማምረት የሚያስችል ዘዴ ተፈጠረ. ይህ ቴክኖሎጂ አነስተኛ ዋጋ ያለው ነበር, ምክንያቱም ጥሬ ዕቃዎች -ቲታኒየም ዳይኦክሳይድ የበለጠ ተመጣጣኝ ነበር።

በ1970 የታይታኒየም ኒትሬትን መጠቀም የጀመረ ሲሆን ይህ ደግሞ የሲሚንቶ መገጣጠሚያዎችን መጠን ለመጨመር አስችሎታል እና ክሮምሚየም እና ኒኬል ተጨማሪዎች የቲታኒየም ካርቦዳይድ የዝገት መቋቋምን ለመጨመር አስችሏል. እ.ኤ.አ. በ 1980 በዱቄት መጨፍጨፍ (በመጫን) ተጽእኖ ስር ለዱቄት ማቀነባበር ሂደት ተዘጋጅቷል. ይህ የቁሳቁሱን ጥራት አሻሽሏል. የተቀነጨበ የካርበይድ ዱቄቶች ከፍተኛ ሙቀት፣ የመልበስ እና ኦክሳይድ መቋቋም በሚያስፈልግባቸው መተግበሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።

የኬሚካል ባህሪያት

የቲታኒየም ካርቦዳይድ ኬሚካላዊ ባህሪያት በቴክኖሎጂ ውስጥ ያለውን ተግባራዊ ጠቀሜታ ይወስናሉ። ይህ ግቢ የሚከተሉት ባህሪያት አሉት፡

• የHCl መቋቋም፣ HSO₄፣ H₃PO_{4፣ አልካሊ፤}
• በአልካላይን እና በአሲድ መፍትሄዎች ከፍተኛ የዝገት መቋቋም፤
• ከዚንክ ጋር ምንም አይነት መስተጋብር የለም፣ ዋናዎቹ የብረታ ብረት አይነቶች፣
• አክቲቭ ኦክሲዴሽን ከ1100°C በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ብቻ፤
• የብረት እርጥበታማነት፣የብረት ብረት፣ኒኬል፣ኮባልት፣ሲሊከን፤
• የTiCl_{4 በክሎሪን መካከለኛ በt>40 °C።}

አካላዊ እና መካኒካል ባህሪያት

የዚህ ንጥረ ነገር ዋና አካላዊ እና ሜካኒካል ባህሪያት፡ ናቸው።

1. ቴርሞፊዚካል: የማቅለጫ ነጥብ - 3260± 150 ° ሴ; የሚፈላ ነጥብ - 4300 ° ሴ; የሙቀት መጠን - 50, 57 J / (K∙mol); በ 20 ዲግሪ ሴንቲግሬድ የሙቀት መጠን (በይዘቱ ላይ የተመሰረተ ነው).ካርቦን) - 6.5-7.1 ወ/(ሜ∙ኬ)።
2. ጥንካሬ (በ20 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ)፡ የመጨመቂያ ጥንካሬ - 1380 MPa; የመለጠጥ ጥንካሬ (በሙቀት-የተጨመቀ ካርቦይድ) - 500 MPa; ማይክሮ ሃርድዌር - 15,000-31,500 MPa; ተጽዕኖ ጥንካሬ - 9.5∙10⁴ kJ/m^{2; ጥንካሬ በሞህስ ሚዛን - 8-9 ክፍሎች።}
3. ቴክኖሎጂ: የመልበስ መጠን (በካርቦን ይዘት ላይ በመመስረት) - 0.2-2 µm / ሰ; የግጭት ቅንጅት - 0.4-0.5; መግባባት ደካማ ነው።

ተቀበል

የቲታኒየም ካርቦዳይድ ምርት በተለያዩ መንገዶች ይካሄዳል፡

• የካርቦን-ቴርማል ዘዴ ከቲታኒየም ዳይኦክሳይድ እና ጠንካራ የካርበሪንግ ቁሶች (68 እና 32% በድብልቅ ውስጥ በቅደም ተከተል)። እንደ መጨረሻው, ጥቀርሻ በብዛት ጥቅም ላይ ይውላል. ጥሬ እቃው በመጀመሪያ በብሬኬት ውስጥ ይጫናል, ከዚያም በቆርቆሮ ውስጥ ይቀመጣል. የካርቦን ሙሌት በ 2000 ° ሴ የሙቀት መጠን በሃይድሮጂን መከላከያ ከባቢ አየር ውስጥ ይካሄዳል።
• የቲታኒየም ዱቄትን በ1600°C ቀጥታ የካርቦቢዳይዜሽን።
• ሐሰተኛ መቅለጥ - የብረት ዱቄትን በሶት ብሪኬትስ ማሞቅ በሁለት-ደረጃ እቅድ እስከ 2050 ° ሴ። ጥቀርሻ በቲታኒየም ማቅለጥ ውስጥ ይሟሟል፣ ውጤቱም እስከ 1 ሺህ ማይክሮን የሚደርስ የካርቦዳይድ እህሎች ነው።
• የታይታኒየም ዱቄት እና የካርቦን ጥቁር ድብልቅ በቫኩም ውስጥ ማቀጣጠል (ቀደም ሲል በ briqueted)። የቃጠሎው ምላሽ ለጥቂት ሰከንዶች ይቆያል፣ ከዚያ ቅንብሩ ይቀዘቅዛል።
• የፕላዝማ-ኬሚካል ዘዴ ከሃላይድስ። ይህ ዘዴ የካርቦይድ ዱቄትን ብቻ ሳይሆን ሽፋኖችን, ክሮች, ነጠላ ክሪስታሎችን ለማግኘት ያስችላል. በጣም የተለመደው ድብልቅ ቲታኒየም ክሎራይድ, ሚቴን እና ሃይድሮጂን ነው. ሂደቱ በሙቀት መጠን ይካሄዳል1200-1500 ° ሴ. የፕላዝማ ፍሰቱ የተፈጠረው በአርከስ ፍሳሽ ወይም በከፍተኛ ድግግሞሽ ማመንጫዎች ውስጥ ነው።
• ከቲታኒየም ቅይጥ ቺፕስ (ሃይድሮጂንሽን፣ መፍጨት፣ ሃይድሮጂንሽን፣ ካርቦኔት ወይም የካርቦን ብላክ ካርቦዳይዜሽን)።

ከነዚህ ዘዴዎች በአንዱ የተሰራው ምርት በመፍጫ ክፍሎች ውስጥ ነው የሚሰራው። ወደ ዱቄት መፍጨት የሚከናወነው ከ1-5 ማይክሮን የሆነ ቅንጣቢ መጠን ነው።

ፋይበር እና ክሪስታሎች

የቲታኒየም ካርበይድ በነጠላ ክሪስታሎች መልክ ማግኘት በብዙ መንገዶች ይከናወናል፡

1. የመቅለጥ ዘዴ። በርካታ የዚህ ቴክኖሎጂ ዓይነቶች አሉ-የቬርኒዩል ሂደት; የተንቆጠቆጡ ዘንጎች በማቅለጥ ከተፈጠረው ፈሳሽ መታጠቢያ ውስጥ መሳል; የኤሌክትሮማግኔቲክ ዘዴ በአርክ ምድጃዎች ውስጥ. እነዚህ ቴክኒኮች ከፍተኛ የሃይል ወጪ ስለሚጠይቁ በሰፊው ጥቅም ላይ አይውሉም።
2. የመፍትሄ ዘዴ። የታይታኒየም እና የካርቦን ውህዶች ድብልቅ እንዲሁም የማሟሟት ሚና የሚጫወቱ ብረቶች (ብረት ፣ ኒኬል ፣ ኮባልት ፣ አሉሚኒየም ወይም ማግኒዚየም) በግራፍ ክሩሺብል እስከ 2000 ° ሴ በቫኩም ውስጥ ይሞቃሉ። የብረታ ብረት ማቅለጫው ለብዙ ሰዓታት ይቆያል, ከዚያም በሃይድሮክሎሪክ አሲድ መፍትሄዎች እና በሃይድሮጂን ፍሎራይድ ይታከማል, ታጥቦ እና ደርቋል, ግራፋይትን ለማስወገድ በ trichlorethylene እና acetone ድብልቅ ውስጥ ይንሳፈፋል. ይህ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ንፅህና ያላቸውን ክሪስታሎች ያመርታል።
3. ፕላዝማ-ኬሚካላዊ ውህደት በሪአክተር ውስጥ የፕላዝማ ጄት ከቲታኒየም halides TiCl₄፣TiI_{4። ሚቴን፣ ኤቲሊን፣ ቤንዚን፣ ቶሉይን እና ሌሎችም እንደ ካርቦን ምንጭ ሆነው ያገለግላሉ።ሃይድሮካርቦኖች. የዚህ ዘዴ ዋና ጉዳቶች የቴክኖሎጂ ውስብስብነት እና የጥሬ ዕቃዎች መርዛማነት ናቸው።}

ፋይበር የሚገኘው ቲታኒየም ክሎራይድ በጋዝ መካከለኛ (ፕሮፔን፣ ካርቦን ቴትራክሎራይድ ከሃይድሮጂን ጋር የተቀላቀለ) በ1250-1350 ° ሴ የሙቀት መጠን በማስቀመጥ ነው።

የቲታኒየም ካርቦዳይድ መተግበሪያ

ይህ ውህድ ሙቀትን የሚቋቋም፣ሙቀትን የሚቋቋም እና ከጠንካራ ቱንግስተን-ነጻ ውህዶች፣ለመልበስ መቋቋም የሚችሉ ልባስ፣መለጠፊያ ቁሶች ለማምረት እንደ አካል ያገለግላል።

የቲታኒየም ካርቦራይድ ካርቦዳይድ ሲስተሞች ለሚከተሉት ምርቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ፡

• የብረት መቁረጫ መሳሪያዎች፤
• የተሽከርካሪ ማሽኖች ክፍሎች፤
• ሙቀትን የሚቋቋሙ ክራንች፣ ቴርሞፕላል ክፍሎች፤
• የእቶን ሽፋን፤
• የጄት ሞተር ክፍሎች፤
• የማይጠቀሙ የመበየድ ኤሌክትሮዶች፤
• አስጨናቂ ቁሶችን ለማፍሰስ የተነደፉ መሣሪያዎች ክፍሎች፤
• መለጠፊያ እና ማጠናቀቂያ ቦታዎችን የሚያበላሹ ፓስቶች።

ክፍሎቹ የሚሠሩት በዱቄት ብረት ነው፡

• በመገጣጠም እና ትኩስ በመጫን፤
• በፕላስተር ሻጋታዎች ውስጥ በማንሸራተት እና በግራፍ እቶን ውስጥ በመገጣጠም;
• በመጫን እና በማጣመር።

ሽፋኖች

የቲታኒየም ካርበይድ ሽፋን የአካል ክፍሎችን አፈፃፀም ለመጨመር እና በተመሳሳይ ጊዜ ውድ በሆኑ ቁሳቁሶች ለመቆጠብ ያስችልዎታል. በሚከተሉት ንብረቶች ተለይተው ይታወቃሉ፡

• ከፍተኛ የመልበስ መቋቋም እና ጥንካሬ፤
• የኬሚካል መረጋጋት፤
• የግጭት ዝቅተኛ መጠን፤
• የቀዝቃዛ ብየዳ ዝቅተኛ ዝንባሌ፤
• የመጠን መቋቋም።

የቲታኒየም ካርቦዳይድ ንብርብር በተለያዩ መንገዶች በመሠረታዊ ቁሳቁስ ላይ ይተገበራል፡

• የእንፋሎት ማስቀመጫ።
• ፕላዝማ ወይም ፍንዳታ መርጨት።
• የሌዘር ሽፋን።
• አዮን-ፕላዝማ የሚረጭ።
• የኤሌክትሮ-ስፓርክ ቅይጥ።
• የስርጭት ሙሌት።

Sermet እንዲሁ በቲታኒየም ካርቦዳይድ እና በኒኬል ሙቀትን መቋቋም በሚችሉ ውህዶች ላይ የተመሠረተ ነው - በፈሳሽ ሚዲያ ውስጥ ያሉትን ክፍሎች የመቋቋም ችሎታ በ10 እጥፍ ለመጨመር የሚያስችል የተቀናጀ ቁሳቁስ። የዚህ ውህድ አጠቃቀም የፓምፕ መሳሪያዎችን እና ሌሎች መሳሪያዎችን የአገልግሎት እድሜ ለመጨመር ተስፋ ሰጭ ነው, እነዚህም የውኃ ማጠራቀሚያ ግፊትን, ፍላየር ማቃጠያዎችን, መሰርሰሪያዎችን, ቫልቮችን ያካትታል.

Carbidesteel

Tungsten እና Titanium Carbides የካርበይድ ስቲሎችን ለማምረት ያገለግላሉ፣ እነዚህም በንብረታቸው ውስጥ በጠንካራ ውህዶች እና በከፍተኛ ፍጥነት ባለው ብረቶች መካከል መካከለኛ ቦታ ይይዛሉ። የማጣቀሻ ብረቶች ከፍተኛ ጥንካሬን, ጥንካሬን እና የመልበስ መከላከያዎችን እና የአረብ ብረት ማትሪክስ - ጥንካሬን እና ductility. የታይታኒየም እና የ tungsten carbide የጅምላ ክፍል 20-70% ሊሆን ይችላል. እንደነዚህ ያሉ ቁሳቁሶች የሚገኙት ከላይ በተጠቀሱት የዱቄት ሜታሊሪጅ ዘዴዎች ነው።

የካርቦይድ ብረቶች ለመቁረጫ መሳሪያዎች፣እንዲሁም የማሽን መለዋወጫ ለማምረት ያገለግላሉ።በጠንካራ መካኒካል እና የሚበላሹ ልብሶች (ድብሮች፣ ጊርስ፣ ቁጥቋጦዎች፣ ዘንጎች እና ሌሎች) ሁኔታዎች ውስጥ በመስራት ላይ።