দ্য সেঞ্চুরি অফ হার্ডনেস: এ হিস্ট্রি অফ টাংস্টেন কার্বাইড

লাইটবাল্ব থেকে রক ড্রিলস পর্যন্ত: আবিষ্কার

টংস্টেন কার্বাইড (ডব্লিউসি) এর গল্পটি শিল্পের প্রয়োজনীয়তাগুলির মধ্যে একটি যা পদার্থ বিজ্ঞানে একটি যুগান্তকারী ড্রাইভিং করে।

এলিমেন্ট টাংস্টেন

18 শতকে যাত্রা শুরু হয় উপাদান আবিষ্কারের মাধ্যমে টংস্টেন (W) . এর অবিশ্বাস্য ঘনত্বের জন্য পরিচিত এবং সমস্ত ধাতুর সর্বোচ্চ গলনাঙ্ক (over $3,400^{\circ}\text{C}$), it quickly became the material of choice for ভাস্বর আলোর বাল্বে ফিলামেন্ট 1900 এর দশকের প্রথম দিকে। সূক্ষ্ম তারের মধ্যে এই অবিশ্বাস্যভাবে শক্ত ধাতু আঁকার প্রক্রিয়ার জন্য প্রায় হীরার মতো শক্ত ডাইস প্রয়োজন।

সিমেন্টেড কার্বাইডের জন্ম

গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি ঘটেছে মধ্যে 1920-এর দশকে জার্মানি . বৈদ্যুতিক বাল্ব কোম্পানি ওসরামের প্রকৌশলীরা মরিয়া হয়ে টংস্টেন তার আঁকতে ব্যবহৃত দামী ডায়মন্ড ডাইসের একটি সস্তা, কঠিন বিকল্প খুঁজছিলেন। এই প্রয়োজন উদ্ভাবনের নেতৃত্বে সিমেন্টযুক্ত কার্বাইড (বা হার্ডমেটাল) কার্ল শ্রোটার দ্বারা।

• ধারণা: একটি নমনীয়, ধাতব "আঠা"-এর সাথে টাংস্টেন কার্বাইড (WC) পাউডারের চরম কঠোরতা একত্রিত করুন— কোবল্ট .
• ফলাফল: প্রথম আধুনিক হার্ডমেটাল: সিরামিকের স্ক্র্যাচ প্রতিরোধের কিন্তু ধাতুর শক্ততা এবং প্রভাব প্রতিরোধের সাথে একটি যৌগিক উপাদান। এই বৈপ্লবিক উপাদানটি ড্রয়িং ডাইয়ে হীরাকে দ্রুত প্রতিস্থাপন করে এবং শীঘ্রই কাটা এবং ড্রিলিং এর বিস্তৃত বিশ্বে ছড়িয়ে পড়ে।

শক্তির বিজ্ঞান: কেন WC এত কঠিন

টংস্টেন কার্বাইডকে কী তার হীরার মতো কঠোরতা দেয়? উত্তর টাংস্টেন এবং কার্বন পরমাণুর মধ্যে পারমাণবিক-স্তরের বন্ধনে রয়েছে।

ক্রিস্টাল স্ট্রাকচার

টংস্টেন কার্বাইড একটি অনন্য স্ফটিক জালি গঠন করে। যৌগ (WC) এ, কার্বন পরমাণুগুলি অনেক বড় টংস্টেন পরমাণুর মধ্যবর্তী স্থানগুলিতে ফিট করে। ফলে গঠন অত্যন্ত শক্তিশালী বৈশিষ্ট্য সমযোজী বন্ধন টংস্টেন এবং কার্বন মধ্যে, শক্তিশালী সঙ্গে মিলিত ধাতব বন্ধন টংস্টেন পরমাণু নিজেদের মধ্যে.

এই সংমিশ্রণটি বিখ্যাত বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করে:

• চরম কঠোরতা: শক্তিশালী, দিকনির্দেশনামূলক সমযোজী বন্ধন বিকৃতি এবং স্ক্র্যাচিং প্রতিরোধ করুন। এটি সাধারণত স্কোর করে মোহস স্কেলে 9 থেকে 9.5 , হীরার পরে দ্বিতীয় (10)।
• উচ্চ শক্তি এবং দৃঢ়তা: ধাতব কোবল্ট binder যে WC কণা একত্রে রাখা প্রয়োজনীয় প্রদান করে দৃঢ়তা — প্রভাবের অধীনে ভাঙা বা ছিন্নভিন্ন হওয়ার প্রতিরোধ—যা খাঁটি, ভঙ্গুর টংস্টেন কার্বাইড পাউডারের অভাব হবে।

টংস্টেন কার্বাইডের সূক্ষ্ম কণাগুলি কোবাল্ট ম্যাট্রিক্স জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে, একটি তৈরি করে ধাতব ম্যাট্রিক্স কম্পোজিট ভারী-শুল্ক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যে কোনো একক উপাদান থেকে অনেক উচ্চতর.

আধুনিক বিশ্বে টংস্টেন কার্বাইড: শিল্প রূপান্তর

সিমেন্টেড কার্বাইডের ব্যাপক গ্রহণের ফলে একটি শিল্প বিপ্লব ঘটে, যা প্রায় প্রতিটি ভারী শিল্পে উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধি করে।

মেশিনিং দক্ষতা

টংস্টেন কার্বাইড সরঞ্জামগুলি তাপমাত্রায় একটি ধারালো প্রান্ত বজায় রাখতে পারে যা একটি ঐতিহ্যবাহী ইস্পাত সরঞ্জামকে দ্রুত নিস্তেজ করে দেয় (একটি সম্পত্তি বলা হয় গরম কঠোরতা )

• প্রভাব: এটি প্রস্তুতকারকদের লেদ এবং মিলিং মেশিনে কাটার গতি এবং ফিড রেট বাড়াতে দেয় পাঁচ গুণ দ্রুত পর্যন্ত উচ্চ-গতির ইস্পাত (HSS) সরঞ্জামগুলির তুলনায়, উত্পাদনের সময় এবং খরচ ব্যাপকভাবে হ্রাস করে।

মাইনিং এ আধিপত্য

সম্পদ খাতে, টাংস্টেন কার্বাইড টিপস আক্ষরিক হয় মাধ্যমে চিবানো গ্রহের কঠিনতম উপকরণ।

• শিলা তুরপুন: তেল এবং গ্যাস অনুসন্ধানের জন্য ব্যবহৃত বিটগুলি, সেইসাথে শিলা ভাঙ্গার জন্য, WC সন্নিবেশ দ্বারা জড়ো করা হয়। এই বিট স্থায়ী হতে পারে 10 গুণ বেশি ইস্পাত সরঞ্জামের চেয়ে, রক্ষণাবেক্ষণের জন্য ব্যয়বহুল ডাউনটাইম হ্রাস করা।
• নির্মাণ: টানেল বোরিং মেশিন (TBMs) পাহাড়ের মধ্য দিয়ে পিষতে এবং নতুন পাতাল রেল টানেল বা অবকাঠামো স্থাপনের জন্য টাংস্টেন কার্বাইড-টিপড ডিস্কের উপর নির্ভর করে।

কঠিনতম প্রতিযোগিতা: WC বনাম টাইটানিয়াম

প্রায়শই বিভ্রান্ত হওয়ার সময়, টংস্টেন কার্বাইড এবং টাইটানিয়াম তাদের মূল বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে খুব ভিন্ন উদ্দেশ্যে পরিবেশন করে।

সংক্ষেপে, আপনার যদি হালকা ওজনের, প্রভাব-প্রতিরোধী উপাদানের প্রয়োজন হয় (যেমন বিমানের ডানা বা বডি ইমপ্লান্টের জন্য), আপনি বেছে নিন টাইটানিয়াম . কিছু কাটা বা পিষতে আপনার যদি সবচেয়ে কঠিন, সবচেয়ে ঘর্ষণ-প্রতিরোধী উপাদানের প্রয়োজন হয়, আপনি বেছে নিন টংস্টেন কার্বাইড .