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新型超硬材料-硼化钨

2022-04-15 10:15:50

硼化钨可广泛用于制备高速切削刀具、油/气用钻探复合片、煤/矿用钻探复合片、高硬度磨料、超高温耐火材料。相较金刚石、立方氮化硼等传统超硬材料,虽然硬度上低于上述两种材料,但在实际应用中,具有更优越的性能:

1、与人造金刚石相比,由于特殊的硼-钨晶格结构,硼化钨抗氧化性显著优于金刚石,工作温度高于人造金刚石

2、在金属切削加工方面,人造金刚石制得的高速切削刀具在加工过程中易发生渗碳行为,造成金属材料的污染,而硼化钨制得的切削刀具可避免上述问题,保障加工过程金属性能不受影响

3、与人造金刚石、立方氮化硼相比,硼化钨的合成过程不需要超高压装置,生产工艺简单,便于大规模工业化生产,成本相对可大幅降低

与传统碳化钨高硬度材料相比,硼化钨更具有如下优势:

1、硬度更高。文献报道中碳化钨系列化合物高维氏硬度仅为30GPa,硼化钨硬度为41GPa,高于碳化钨,在生产中可显著提高加工效率;

2、抗氧化性更强。硼化钨高温下氧化可产生熔融态氧化硼层,形成类似玻璃膜的结构覆盖在材料表面,起到隔绝氧气的作用;而碳化钨氧化产物二氧化碳为气体,对碳化钨无法起到保护作用。

综上,硼化钨无论相对于传统的金刚石、立方氮化硼超硬材料还是碳化钨高硬度材料,均有不可比拟的优势,未来有望大规模应用。



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