टंगस्टन कार्बाइड

उच्च कठोरता
टंगस्टन कार्बाइड एक अत्यंत कठोर पदार्थ है, जो हीरे के बाद ही आता है। टंगस्टन कार्बाइड की कठोरता इसे काटने और मशीनिंग उपकरणों के लिए एक आदर्श पदार्थ बनाती है। कठोरता टंगस्टन कार्बाइड का एक महत्वपूर्ण गुण है, जिसका परीक्षण रॉकवेल कठोरता परीक्षक द्वारा किया जाता है। टंगस्टन कार्बाइड में एक नुकीला हीरा इंडेंटर डाला जाता है और छेद की गहराई कठोरता का माप है। टंगस्टन कार्बाइड के निर्माण में, कई कारक कठोरता को प्रभावित करेंगे, जैसे कोबाल्ट की मात्रा, अनाज का आकार, कार्बन की मात्रा और विनिर्माण प्रक्रिया भी।

उच्च गलनांक
टंगस्टन कार्बाइड का गलनांक लगभग 5,700 डिग्री है, जो कि अधिकांश अन्य धातुओं के गलनांक से काफी अधिक है। यह उच्च गलनांक टंगस्टन कार्बाइड को उच्च तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए आदर्श बनाता है। उच्च गलनांक के कारण टंगस्टन कार्बाइड को सामान्य फोर्जिंग तकनीक द्वारा निर्मित नहीं किया जा सकता है। टंगस्टन कार्बाइड उत्पादों का निर्माण पाउडर धातु विज्ञान द्वारा, मिश्रण, मिलिंग, कॉम्पैक्टिंग, सिंटरिंग और जाँच के माध्यम से किया जाता है।

रासायनिक रूप से स्थिर
टंगस्टन कार्बाइड टंगस्टन और कार्बन परमाणुओं से बना होता है, जो ऑक्सीजन और अन्य तत्वों के लिए स्थिर होते हैं। टंगस्टन कार्बाइड रासायनिक हमले के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी है और अधिकांश वातावरण में संक्षारित नहीं होता है। यह रासायनिक निष्क्रियता टंगस्टन कार्बाइड को रासायनिक प्रसंस्करण उपकरणों और उन क्षेत्रों में उपयोग के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है जहाँ संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।

कम तापीय प्रसार गुणांक
तापीय विस्तार का औसत गुणांक टंगस्टन कार्बाइड को गर्म करने पर विस्तार की मात्रा को दर्शाता है। टंगस्टन कार्बाइड का विस्तार तापमान के विस्तार के अनुरूप होता है। टंगस्टन कार्बाइड में जितना अधिक बाइंडर पाउडर होगा, टंगस्टन कार्बाइड का तापीय विस्तार उतना ही अधिक होगा। टंगस्टन कार्बाइड का तापीय विस्तार गुणांक बहुत कम होता है, जिसका अर्थ है कि गर्म करने पर यह बहुत कम फैलता है। यह गुण टंगस्टन कार्बाइड को सटीक उपकरणों और अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है जहाँ आयामी स्थिरता की आवश्यकता होती है।

विद्युतीय सुचालक
एक दुर्दम्य धातु होने के बावजूद, टंगस्टन कार्बाइड अपनी क्रिस्टल संरचना में कार्बन की उपस्थिति के कारण विद्युत रूप से सुचालक है। यह विद्युत चालकता टंगस्टन कार्बाइड को इलेक्ट्रोड और संपर्क जैसे विद्युत अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है।

टंगस्टन कार्बाइड और टंगस्टन के गुण लोच का मापांक, कतरनी मापांक, तन्य उपज शक्ति, तापीय चालकता और कठोरता (रॉकवेल ए) हैं। नीचे, हम प्रत्येक के गुणों की तुलना करते हैं।

तालिका 1: टंगस्टन और टंगस्टन कार्बाइड के बीच भौतिक गुणों की तुलना

क्या टंगस्टन कार्बाइड टंगस्टन से ज़्यादा मजबूत है?
हां, टंगस्टन कार्बाइड आम तौर पर शुद्ध टंगस्टन से ज़्यादा मज़बूत होता है। टंगस्टन कार्बाइड एक यौगिक है जिसे टंगस्टन को कार्बन के साथ मिलाकर बनाया जाता है ताकि एक बहुत ही कठोर और टिकाऊ पदार्थ बनाया जा सके। यह यौगिक असाधारण कठोरता, घिसाव प्रतिरोध और ताकत प्रदर्शित करता है, जो इसे काटने के औज़ार, अपघर्षक और आभूषण सहित विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

टंगस्टन में पहले से ही एक बड़ा लोचदार मापांक है, जो कि अधिकांश स्टील से भी बड़ा है; टंगस्टन कार्बाइड में इससे भी बड़ा लोचदार मापांक है, जो इसकी प्रभावशाली कठोरता को दर्शाता है। सामग्री की कठोरता एक बड़े लोचदार मापांक से संबंधित है, और तालिका 1 में दिखाए गए मान साबित करते हैं कि लोचदार तन्यकता में टंगस्टन कार्बाइड हीरे के बाद दूसरे स्थान पर क्यों है। इसका लोचदार मापांक लगभग 700 GPa है, जो हीरे (1000 GPa का लोचदार मापांक) के ठीक पीछे है, जो विरूपण के प्रति इसके प्रतिरोध के साथ-साथ काम करने पर टूटने की प्रवृत्ति को भी दर्शाता है।

कतरनी मापांक एक परीक्षण नमूने के भीतर कतरनी तनाव और कतरनी विकृति का अनुपात है और इसे अक्सर कठोरता के मापांक के रूप में संदर्भित किया जाता है। यह लोचदार मापांक से अनिवार्य रूप से जुड़ा हुआ है, क्योंकि वे एक ही समीकरण से प्राप्त होते हैं और दोनों कठोरता के माप हैं (एक लोचदार, या रैखिक तनावों के जवाब में है, बनाम कतरनी, या क्रॉस-सेक्शनल तनाव)। तालिका 1 में दिए गए मान टंगस्टन द्वारा प्रदान किए जाने वाले प्रभावशाली प्रतिरोध को दिखाने के लिए और भी सबूत हैं। संदर्भ के लिए, अधिकांश स्टील्स में 80 GPa के आसपास एक कतरनी मापांक होता है, जो टंगस्टन का केवल आधा और टंगस्टन कार्बाइड के कतरनी मापांक का एक तिहाई होता है।

अधिकांश डिजाइनर स्वाभाविक रूप से उनकी ताकत के आधार पर सामग्री का चयन करते हैं। टंगस्टन और टंगस्टन कार्बाइड दोनों को ही मजबूत, अत्यंत कठोर धातु माना जाता है - तो उनकी तन्य शक्ति इतनी कम क्यों है? इसका उत्तर यह है कि ये सामग्री स्वभाव से भंगुर होती हैं और एक दिलचस्प भौतिक विज्ञान घटना को दर्शाती हैं। उनकी आणविक कठोरता के कारण, भंगुर सामग्री तनाव की तुलना में संपीड़न में बहुत अधिक मजबूत होती हैं (ईंट की दीवारों के बारे में सोचें: वे संपीड़न में हजारों पाउंड सहन कर सकती हैं लेकिन क्या आपने पहले कभी ईंट का पुलिंदा देखा है?)। इन सामग्रियों की संपीड़न शक्ति की जांच करते समय यह सिद्धांत स्पष्ट हो जाता है, विशेष रूप से कम धातु वाले टंगस्टन कार्बाइड की: कमरे के तापमान पर इसकी संपीड़न शक्ति 2683 MPa है और अत्यधिक तापमान परिवर्तनों के माध्यम से अपनी ताकत बरकरार रखती है। यही विशेषता स्टील के लिए नहीं कही जा सकती है, जहां इसकी संपीड़न शक्ति सबसे पहले बहुत कम है और दूसरी बात, तापमान के आधार पर उतार-चढ़ाव करती है। इस तथ्य को जानने के बाद, यह पूरी तरह से स्पष्ट है कि टंगस्टन का उपयोग कभी भी तन्य अनुप्रयोगों में नहीं किया जाना चाहिए, लेकिन यह संपीड़न अनुप्रयोगों में एक शीर्ष दावेदार है।