Kuten nimestä voi päätellä, superkovat materiaalit ovat erittäin kovia materiaaleja. Yleisesti ottaen timantilla on korkein kovuus, Mohsin kovuus on 10, ja cBN on hieman pienempi kuin timantti, joten superkovat materiaalit viittaavat yleensä timanttiin ja cBN:ään tai näistä kahdesta materiaalista valmistettuihin komposiittimateriaaleihin pääkomponentteina. "Teollisuushampaina" käytettyjen neljän kovan materiaalin, korundin, piikarbidin, kovametallin ja pikateräksen kovuus on paljon pienempi kuin timantin ja cBN:n kovuus, joten superkovia materiaaleja kutsutaan myös kovimmiksi ja terävimmiksi. "teolliset hampaat" tai "materiaalien kuningas". Superkovien materiaalien rakenne ja ominaisuudet 1. Timantin rakenne ja ominaisuudet Kuten muidenkin hiilimateriaalien, timantin pääasiallinen kemiallinen alkuainekoostumus on hiili. Olipa kyseessä luonnontimantti tai keinotekoinen timantti, riippumatta timantista, se sisältää enemmän tai vähemmän epäpuhtauksia. Timantti sisältää yleensä typen epäpuhtauksia. Timanttikiteen typpipitoisuuden eron mukaan timantti voidaan jakaa kahteen tyyppiin (tyypin I timantti ja tyypin II timantti).
Timanttien luokitus
Timanttihybridiradan elektronipilven jakautuminen, atomirakenne ja yksikkösolurakenne
Hiilimateriaalit ovat viime vuosina olleet materiaalityyppi, jonka tutkimusaihe on erittäin kuuma. 2000-luku tunnetaan myös nimellä "hiiliaika". Hiilimateriaaleja käytetään laajasti eri aloilla niiden erinomaisen suorituskyvyn ansiosta, erityisesti kansallisten strategisten nousevien teollisuudenalojen sovelluksissa. Grafeenilla ja hiilinanomateriaaleilla, hiilikuiduilla ja niiden komposiittimateriaaleilla, timanteilla, hiilipohjaisilla kalvoilla ja perinteisillä hiilimateriaaleilla (hiilimusta, huokoinen hiili, grafiitti, erikoisgrafiitti jne.) on laajat sovellusmahdollisuudet litiumakuissa, kondensaattoreissa, energian varastoinnissa, aurinkosähkö, puolijohteet, optoelektroniset näytöt, 5G-viestintä, anturit, yleisilmailu, tulevaisuuden kuljetus, huippuluokan laitteet ja muilla aloilla.
2. cBN:n rakenne ja ominaisuudet
Kuutioinen boorinitridi (cBN) on toiseksi suurin superkovien materiaalien valikoima. Boorinitridin kemiallinen rakenne on BN, joka koostuu kahdesta alkuaineesta: boorista ja typestä. Boorinitridillä on neljä erilaista kiderakennetta, pääasiassa kuusikulmainen boorinitridi (hBN), kuutioinen boorinitridi (cBN), romboedrinen boorinitridi (rBN) ja tiheä kuusikulmainen boorinitridi (wBN). hBN:ssä ja rBN:ssä typpiatomit ja booriatomit hybridisoituvat SP2-moodissa, kun taas cBN:ssä ja wBN:ssä typpiatomit ja booriatomit hybridisoituvat SP3-moodissa.
Useita eri merkkisiä tietyn yrityksen cBN-yksikiteitä (yrityksen verkkosivuilta) cBN:n kovuus on hieman pienempi kuin timantin ja väri on monipuolinen. Kiteen väri liittyy sisältämien epäpuhtauksien tyyppiin ja määrään. cBN:llä on ainutlaatuiset optoelektroniset ominaisuudet. Suurikokoisten, korkealaatuisten cBN-yksittäisten kiteiden syntetisointi on väistämätön valinta toimivien laitesovellusten saamiseksi. Suuret cBN-kiteet ovat kuitenkin paljon vähemmän menestyviä kuin timantit. Tämä voi johtua siitä, että suurirakeisen cBN:n syntetisointiolosuhteet ovat tiukemmat, eikä sen sovellus ole löytänyt sopivaa alaa. Superkovien materiaalien käyttö 1. Superkovien materiaalien päätyypit Superkovia materiaaleja ja niiden tuotteita ja työkaluja on käytetty laajalti teollisuudessa. Ne eivät ainoastaan ratkaise ongelmaa, että perinteiset työkalut eivät voi käsitellä tai ovat vaikeasti prosessoitavia, vaan myös parantavat merkittävästi perinteisen prosessoinnin tehokkuutta ja vähentävät merkittävästi kulutusta ja jätepäästöjä. Useita superkovista materiaaleista valmistettuja tuotteita ja työkaluja (a. Terät; b. Hiomalaikat; c. Sahanterät; d. Poranterät) Superkovasta materiaalista valmistettujen tuotteiden ja työkalujen päätyyppejä ovat sahaustyökalut, hioma-aineet (mukaan lukien sidotut hioma-aineet, päällystetyt hioma-aineet ja irtonaiset hioma-aineet ), leikkaustyökalut, poraustyökalut, viimeistelytyökalut, langanvetotyökalut, muut työkalut ja erilaiset toiminnalliset komponentit. 2. Luonnontimantit ja keinotekoiset timantit (1) Luonnontimantit Luonnontimanteista saatuja timantteja kutsutaan luonnontimanteiksi. Luonnontimantit ovat kirkkaita, upeita, harvinaisia ja arvokkaita, ja ihmiset pitävät niitä arvokkaina. On olemassa mainoslause "Timantit ovat ikuisia, ja yksi timantti kestää ikuisesti", joka on tuttu kaikille kotimaassani. Sen lisäksi, että luonnontimantteja käytetään koruina, niitä käytetään useammin teollisuudessa. Timanttien teollinen käyttö on pitkään perustunut niiden erittäin korkeaan kovuuteen. Timanttiveitset lasin leikkaamiseen muistuttavat meitä timanttien käytöstä poranterien valmistuksessa geologiseen tutkimukseen sekä öljyn ja hiilen louhintaan. Timantit käyvät läpi eriasteisia hapetusreaktioita hapen kanssa korkeissa lämpötiloissa, erityisesti raudan kanssa, eivätkä ne sovellu rautametallien käsittelyyn. (2) Keinotekoiset timantit Keinotekoisia timantteja kutsutaan teollisuudessa usein laboratoriossa kasvatetuiksi timanteiksi tai viljellyiksi timanteiksi. Keinotekoisten timanttien suuria hiukkasia tai suuria yksittäiskiteitä on käytetty synteettisten timanttikorujen käsittelyyn. Keinotekoiset timantit ovat myös todellisia timantteja, joilla on sama koostumus ja rakenne kuin luonnontimanteilla. Nämä kaksi voidaan erottaa vain hyvin erikoisilla menetelmillä, kuten katodiluminometrin alla, ensimmäisen kasvutekstuuri on geometrinen, kun taas jälkimmäisen on rengasmainen. Vuodesta 2006 lähtien korulaitokset, kuten GIA, ovat alkaneet tarjota tunnistuspalveluita ja myöntää varmenteita pääasiassa estääkseen kauppiaita myymästä halvempia synteettisiä timantteja luonnontimantteina. Aiemmin timanttiteollisuuden tutkijat ovat etsineet tapoja syntetisoida keinotekoisia timantteja tehokkaasti, mutta läpimurtoa ei ole tapahtunut. Kaksi suurinta estettä johtuvat kustannus- ja tuotantotekijöistä. Vuosikymmeniä kestäneen tutkimuksen jälkeen tekniikka suuren yksikiteisen timantin syntetisoimiseksi ultrakorkealla paineella ja korkeassa lämpötilassa staattisissa katalyyttiolosuhteissa on kypsynyt. kotimaani on edistynyt nopeasti ultrakorkealla paineella ja korkeassa lämpötilassa syntetisoidun suurten yksikiteisten keinotimanttien kehittämisessä ja soveltamisessa sekä keinotekoisen timantin syntetisointitekniikassa mikroaaltoplasma-CVD-menetelmällä. Synteettisiä timanttikoruja on myyty markkinoilla ja ne ovat alkaneet muotoutua. 3. cBN:n pääsovellukset Timanttiin verrattuna cBN:llä on ainutlaatuisia etuja, kuten korkea lämpöstabiilisuus ja kemiallinen inertti rautaperheen elementtien kanssa. Tällä hetkellä cBN:llä on kaksi pääkäyttöä: toinen on hiomatyökalujen valmistus ja toinen monikiteisen kuution boorinitridin valmistus työkalumateriaaliksi. Siksi cBN:llä on ainutlaatuisia ominaisuuksia rautametallimateriaalien käsittelyssä ja se tarjoaa uusia työstötyökaluja koville ja sitkeille rautapohjaisille materiaaleille, joita on vaikea käsitellä. cBN:n pääsovellukset ovat seuraavat: (1) Käytetään hiomatyökalumateriaalina. Sitä voidaan käyttää sekä rautapohjaisten materiaalien että ei-rautametallimateriaalien käsittelyyn. (2) Käytetään työkalumateriaalina. Leikkaustyökaluissa käytetty materiaali on yleensä monikiteistä kuutiometriä boorinitridiä. PcBN on mikrojauhe, joka on valmistettu cBN-yksikiteestä. Se valmistetaan lisäämällä titaanikarbidia, kobolttia ja muita liimoja ja sitten sintraamalla se korkeassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa kuusipuolisella yläpuristimella. Se on erityisen tehokas rautametallien ja niiden metalliseosten työstössä ja soveltuu erityisen hyvin nopeaan ja kuivaleikkaukseen. Se voi myös korvata hionnan sorvauksella ja jyrsimällä, mikä parantaa huomattavasti tuotannon tehokkuutta.
(3) Käytetään toiminnallisina materiaaleina. Korkean lämmönjohtavuuden cBN:ää voidaan käyttää optoelektronisissa toiminnallisissa laitteissa. Superkovat materiaalit ovat pieni valikoima monien eri materiaalien joukossa, mutta ne ovat korvaamaton materiaali ja voivat vähitellen korvata joitain muita materiaaleja.
