Mechanisms of Grain Growth Inhibition

The grain growth inhibitors primarily influence WC grain growth through the following approaches:

Solute Drag Effect

Principle:grain growth Inhibitor elements (e.g., V, Cr) dissolve into the WC or Co phase, adsorb at WC/Co phase boundaries or WC/WC grain boundaries, hindering atomic diffusion and grain boundary migration.

Elemental Solid Solution

Inhibitors such as VC and Cr?C? decompose during sintering, with V and Cr atoms dissolving into the WC lattice or Co binder phase.

Example: V substitutes W sites in WC (forming (V,W)C solid solution), while Cr dissolves into the Co phase (forming (Co,Cr) solid solution).

Grain Boundary Segregation

Solute atoms (e.g., V, Cr) enrich at WC grain boundaries or WC/Co interfaces, forming a “solute atmosphere.”

These segregated atoms pin grain boundaries, increasing the energy barrier for migration.

Drag on Grain Boundary Movement

When grain boundaries attempt to migrate, solute atoms must move along, but their slower diffusion rate impedes boundary motion.

Analogous to “viscous drag,” this suppresses WC grain coalescence and growth.

Applicable grain growth Inhibitors: VC, Cr?C? (primarily rely on solute drag).

Second-Phase Pinning Effect (Zener Pinning)

Principle: grain growth inhibitors form nanoscale carbide particles (e.g., (V,W)C, (Cr,W)C) that physically obstruct WC grain growth at boundaries.

Nanoparticle Precipitation

During sintering, decomposed VC or Cr?C? reprecipitate as nanoscale carbides (e.g., 5–50 nm (V,W)C particles), typically located at WC/WC or WC/Co interfaces.

Grain Boundary Pinning

Migrating boundaries must overcome the restraint of these nanoparticles, requiring additional energy.

According to the Zener equation, pinning force (F?) correlates with particle volume fraction (f) and size (r). Finer, denser particles yield stronger inhibition.

Suppression of WC Dissolution-Reprecipitation

Nanoparticles hinder WC dissolution in liquid Co and redeposition, reducing Ostwald ripening (“large grains consuming small ones”).

Applicable grain growth Inhibitors: VC (strongest pinning), Cr?C? (moderate), TaC/NbC (weaker).

Common Grain Growth Inhibitors and Their Characteristics

Selection and Optimization of grain growth Inhibitors

Ranking of Inhibition Effectiveness

VC > Cr?C? > TaC ≈ NbC

Key Influencing Factors

Sintering Temperature and Time:

High temperatures or prolonged sintering may weaken inhibitor effectiveness (e.g., VC particle coarsening).

Co Content

Alloys with higher Co require greater grain growth inhibitor content (due to enhanced WC dissolution in liquid Co).

Carbon Balance

Inhibitors may consume free carbon, necessitating carbon potential adjustment to avoid η-phase formation (e.g., Co?W?C).

Detailed Industrial Application Cases of Cemented Hartmetall Grain Growth Inhibitors

Grain growth inhibitors (e.g., VC, Cr?C?, TaC) are widely used in the cemented carbide industry, primarily in cutting tools, mining tools, and wear-resistant components. The selection of different inhibitors directly affects the alloy’s hardness, toughness, wear resistance, and high-temperature stability. Below is an in-depth analysis of several typical application cases.

Ultra-Fine Grain Cemented Carbide Cutting Tools (VC + Cr?C? Composite Inhibition)

Application Background

Requirement: High-speed cutting and precision machining (e.g., automotive engine blocks, aerospace titanium alloys) demand tools with both high hardness (>90 HRA) and chipping resistance.

Issue

Conventional WC-Co alloys have coarse grains (1–3 μm), exhibiting high hardness but low toughness, leading to edge chipping.

Solution

Ultra-fine grain cemented carbide (grain size 0.2–0.5 μm) achieved through VC (0.3–0.5 wt%) + Cr?C? (0.5–1.0 wt%) composite addition.

Inhibition Mechanism

VC: Nano-sized (V,W)C particles pin WC grain boundaries (Zener pinning), suppressing grain coalescence.

Cr?C?: Cr dissolves into the Co phase, reducing WC dissolution rate (solute drag) while enhancing oxidation resistance.

Representative Products

Sandvik GC4325: For titanium alloy machining, using VC+Cr?C? inhibition (0.3 μm grains).

Kennametal KCS10B: For stainless steel finishing, incorporating nano-VC.

Mining Cemented Carbide Drill Bits (TaC/NbC High-Temperature Inhibition)

Application Background

Requirement: Oil drill bits and tunnel boring machine cutters operate under high temperatures (>800°C) and impact loads, requiring thermal fatigue resistance and wear resistance.

Issue

Conventional WC-Co alloys experience rapid grain growth at high temperatures, reducing strength.

Solution

TaC (1–3 wt%) or NbC (1–2 wt%) addition to leverage their high-temperature stability for grain growth suppression.

Inhibition Mechanism

TaC/NbC: Form (Ta,W)C or (Nb,W)C solid solutions at high temperatures, pinning grain boundaries (Zener effect) and reducing boundary mobility.

Synergy with Co binder: Ta/Nb dissolution into Co increases liquid Co viscosity, slowing WC dissolution-reprecipitation.

Representative Products

Atlas Copco Button Bits: TaC-containing drill bits for granite drilling.

Sumitomo Electric DX Series: Oil drilling alloys with NbC for thermal stability.

Wear-Resistant Sealing Rings (Cr?C? Inhibition + Rare Earth Optimization)

Application Background

Requirement: Mechanical seals and bearing sleeves require high wear resistance + corrosion resistance (e.g., chemical pumps, seawater environments).

Issue

WC-Co suffers from selective corrosion of the Co phase in corrosive media, causing WC grain detachment.

Solution

Cr?C? (1.0–1.5 wt%) + rare earth oxides (Y?O? 0.1–0.3 wt%) composite addition.

Inhibition Mechanism:

Cr?C?: Forms (Cr,W)C particles to refine grains while improving corrosion resistance via Cr dissolution in Co.

Y?O?: Rare earth elements segregate at grain boundaries, purifying interfaces and strengthening boundary cohesion.

Representative Products

Mitsubishi Materials EX Series: Chemical pump seals with Cr?C? + rare earth modification.

Oerlikon Durit CR: Corrosion-resistant alloys with Cr?C?.

PCB Micro-Drills (Ultra-Fine VC + Sintering Process Optimization)

Application Background

Requirement: PCB micro-drills (diameter 0.1–0.3 mm) demand ultra-high precision (roundness <1 μm) and fatigue resistance.

Issue

Grain coarsening causes drill edge blunting and fracture during drilling.

Solution

Ultra-fine VC (0.2–0.4 wt%) + low-temperature sintering (1350°C, vs. conventional 1450°C).

Inhibition Mechanism

Nano-VC: Prepared via high-energy ball milling (<50 nm particles) for enhanced pinning.

Low-temperature sintering: Reduces Ostwald ripening time, preserving inhibitor efficacy.

Representative Products

Toshiba Tungaloy DLC-Coated Micro-Drills: Nano-VC inhibition technology.

TaeguTec PCB Drill: Optimized for high-layer PCBs.

Fazit

Grain growth inhibitors in cemented carbides control grain size through solute drag and second-phase pinning mechanisms. Their selection must be optimized based on material composition, sintering processes, and performance requirements. Future trends favor nano-composite inhibitors and multi-component synergistic regulation to further enhance comprehensive material properties.

At present, the regions in China that are most active in the recycling and regeneration of waste cemented carbide include Jinan City in Shandong Province, Qinghe County in Hebei Province, Mudanjiang City in Heilongjiang Province, and Zhuzhou City and Changsha City in Hunan Province.

Economic Benefits of Recycling Waste Carbide

Tungsten is the main component of cemented carbide, accounting for almost 50% of the total tungsten usage in its production, with China’s share being around 40%. Relevant data indicate that the demand for cemented carbide in various countries will rise significantly from the end of this century to the beginning of the next. It is estimated that by 2000, the demand could reach 40,000 tons, about 1.5 times the current production. However, tungsten is a rare element, with a crustal abundance of only 1×10?%, and the currently exploitable tungsten is only sufficient for 50 years.

Although China is a major producer of tungsten, both its reserves and recoverable quantities are showing a decreasing trend. Therefore, the rational utilization and recycling of tungsten resources should be placed on our agenda as an urgent issue to be seriously studied. Assuming that China’s recycling rate of waste alloy increases from 10% to 20%, it would mean an annual increase of several hundred tons of tungsten production. This would require the provision of several thousand tons of tungsten concentrate (containing 65% WO?) as raw material, equivalent to the tungsten content of 220,000 tons of raw ore (with a grade of 0.5% WO?). Thus, vigorously recycling cemented carbide is of great significance for the rational utilization and protection of existing tungsten resources.

Another major component of cemented carbide is cobalt. Due to the lack of cobalt resources in China, a large amount of cobalt needs to be imported annually to meet production needs. At the current level, recycling several hundred tons of cemented carbide in China each year could recover several tens of tons of cobalt, thereby saving a significant amount of foreign exchange for?our?country.

Processing Techniques of Recycling Waste Carbide

It is reported that there are currently about 30 different processing techniques used for the recycling of waste cemented carbide. Below is a brief introduction to several of the most commonly used and effective techniques in production.

Nitrate Fusion Method

This method involves melting waste cemented carbide together with nitrate at temperatures ranging from 900°C to 1200°C, resulting in the formation of soluble sodium tungstate. The reaction equation is as follows:

At this stage, the cooled melt is crushed and then leached with water to obtain a sodium tungstate solution and cobalt residue, which are then processed through normal procedures.

The advantages and disadvantages of this method are as follows: it has a large processing capacity and a wide range of applications, but it suffers from low recovery rates, high costs, poor working conditions, and significant pollution.

High-Temperature Oxidation Method

This method involves placing the cemented carbide in a temperature range of 700–950°C to oxidize it in air or oxygen. During this process, oxygen reacts with the alloy through the following chemical reaction:

The oxidized product is a brittle substance that, when treated with sodium hydroxide or a mixture of sodium hydroxide and sodium carbonate in a high-pressure leaching device, yields a sodium tungstate solution. The cobalt remaining in the residue is separated out according to conventional processes.

Phosphoric acid leaching method

Immerse the waste carbide?in a phosphoric acid solution and leach at a temperature of 50-60°C. Phosphoric acid reacts with cobalt in the carbide?to form cobalt phosphate, which enters the solution and separates from tungsten carbide. The advantages and disadvantages are: since phosphoric acid is a weak acid, the problem of equipment corrosion is easily solved, making it suitable for processing various waste carbides. However, the recovered tungsten carbide has a high oxygen content, and the subsequent process flow is long.

Zinc melting method

React waste carbides with zinc at a temperature close to 900°C. The cobalt in the alloy forms a zinc-cobalt low-melting-point alloy, causing the tungsten carbide in the waste alloy to lose the cobalt’s bonding effect and become loose. Then, vacuum distillation is used to evaporate and recover the metal zinc.

After the zinc melting process, the waste carbide?consists of layers of tungsten carbide and cobalt layers arranged in a multi-layered and interlocking pattern. It is a loose bulk material, which, after crushing, becomes a recycled carbide?mixture.

The advantages and disadvantages of the zinc melting method are: the process and equipment are relatively simple, the actual recovery rate is high, the production process causes less pollution, and the recovered mixture can be used directly for the production of tungsten products. However, this method consumes a lot of energy, with an electricity consumption of 4000-10000 degrees for processing 1 ton of waste carbide, and the recovered material contains a small amount of zinc, which has a certain impact on product quality.

Sodium sulfate fusion method

This method involves reacting waste carbides with sodium sulfate at a temperature of 900-1000°C to form a molten tungstic acid. After cooling, it is then leached with hot water to obtain a sodium tungstate solution and cobalt slag. The reaction equation is as follows: (The specific reaction equation is not provided in the original text, so it cannot be translated here.)

Its advantages and disadvantages are: wide adaptability and large production capacity. The drawback is that sulfur dioxide gas is emitted during the production process.

Electrolysis fusion method of recycling waste carbide

This method involves placing the waste carbide?in an electrolytic cell as the anode, nickel plate as the cathode, and dilute hydrochloric acid as the electrolyte. After electrolysis, the cobalt in the carbide?enters the solution in the form of COCl?. The washed and ground WC can be directly used to produce alloys. This method yields pure products, is highly efficient, has simple equipment, and is easy to operate. It is particularly suitable for processing with high cobalt content and has high value for promotion and application.

Cold embrittlement method

The cold embrittlement method involves crushing the waste carbide?coarsely, removing impurities, and then using a high-speed air stream to inject the coarsely crushed carbide?into a vacuum chamber equipped with a carbide?paddle, followed by further crushing to obtain a mixture.

This method has a wide range of processing and treatment, and the production process does not cause environmental pollution, but the equipment cost is relatively high.

According to reports, the zinc dissolution method is widely used for the recycling of waste carbides in China at the current stage. Overseas, the most economical method is considered to be a combination of the zinc dissolution method and the cold embrittlement method. In summary, there are many methods for recycling and processing waste carbides, each with its own pros and cons. When selecting a method in practice, a comprehensive analysis and comparison should be conducted based on the type of waste carbide, the size of the production scale, equipment capacity, technical level, and the source of raw and auxiliary materials, to choose an advanced, reasonable, and economically significant process for production practice.

Technical and Economic Preliminary Evaluation of Several Process Methods for Recycling Waste Carbides

As mentioned earlier, the zinc fusion method, electrolysis dissolution method, and mechanical crushing method have all become the main industrial methods for recycling and regenerating waste carbides. The recycled and regenerated powders can be used to produce carbides through conventional processes, which undoubtedly promotes the full utilization of non-ferrous metal resources such as tungsten and cobalt, saves energy, reduces manufacturing costs, promotes the development of small and medium-sized enterprises, and provides employment for the unemployed. Among them, the powder produced by the electrolysis dissolution method is particularly good in quality with low impurity content, low energy consumption, moderate processing costs, and good economic benefits (the selling price of WC powder is only 60% to 70% of the conventional product). It is one of the main methods being vigorously developed in many regions of our country.

Zusammenfassung

It should be pointed out that the recycling and regeneration of waste carbides is a new venture and an emerging industrial sector in the field of carbides, which should be affirmed and supported. At the same time, great attention must be paid to product quality in the work of recycling and utilizing waste carbides, especially since most enterprises are still at a relatively low level of manual workshop production. Many enterprises often focus only on economic benefits while neglecting the control and testing of the recycling process and powder quality, which is incorrect. In the future, enterprises engaged in this kind of production should continuously improve and enhance the recycling process and product quality, strengthen the recognition of the importance of “product quality is the life of the enterprise,” and must not be careless. Otherwise, it will be difficult to maintain a firm foothold in the fierce market competition for a long time, let alone continue to develop and grow.

1. Entwicklung eines kryogenen Behandlungsprozesses

Cryogenic treatment usually adopts liquid nitrogen cooling, which can cool the workpiece to below – 190 ℃. The microstructure of the treated material changes at low temperature, and some properties are improved. Cryogenic treatment was first proposed by the former Soviet Union in 1939. It was not until the 1960s that the United States applied the cryogenic treatment technology to the industry and began to use it mainly in the aviation field. In the 1970s, it expanded to the machinery manufacturing field.

Nach verschiedenen Kühlmethoden kann es in Flüssigkeitsmethode und Gasmethode unterteilt werden. Das Flüssigverfahren bedeutet, dass das Material oder Werkstück direkt in flüssigen Stickstoff getaucht wird, um das Werkstück auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff abzukühlen, und das Werkstück für eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird, dann herausgenommen und auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird . Es ist schwierig, die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs und -abfalls auf diese Weise zu steuern, was eine gro?e thermische Auswirkung auf das Werkstück hat und allgemein angenommen wird, dass es wahrscheinlich das Werkstück besch?digt. Kryogene Ausrüstung ist relativ einfach, wie z. B. Flüssigstickstofftank.

2.Gas-Methode der kryogenen Behandlung

The gas principle is to cool by the gasification latent heat of liquid nitrogen (about 199.54kJ/kg) and the heat absorption of low-temperature nitrogen. The gas method can make the cryogenic temperature reach – 190 ℃, so that the cryogenic nitrogen can contact the materials. Through convection heat exchange, the nitrogen can be vaporized in the cryogenic box after being ejected from the nozzle. The workpiece can be cooled by the latent heat of gasification and the heat absorption of cryogenic nitrogen. By controlling the input of liquid nitrogen to control the cooling rate, the cryogenic treatment temperature can be automatically adjusted and accurately controlled, and the thermal shock effect is small, so is the possibility of cracking.

Gegenw?rtig ist die Gasmethode von Forschern in ihrer Anwendung weithin anerkannt, und ihre Kühlausrüstung besteht haupts?chlich aus einer programmierbaren Kryobox mit steuerbarer Temperatur. Die kryogene Behandlung kann die Lebensdauer, Verschlei?festigkeit und Dimensionsstabilit?t von Eisenmetallen, Nichteisenmetallen, Metalllegierungen und anderen Materialien erheblich verbessern, mit erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen und Marktaussichten.

Die kryogene Technologie von Hartmetall wurde erstmals in den 1980er und 1990er Jahren beschrieben. Mechanische Technologie von Japan im Jahr 1981 und Moderne Maschinenhalle aus den Vereinigten Staaten berichteten 1992, dass die Leistung von Hartmetallen nach einer kryogenen Behandlung signifikant verbessert wurde. Seit den 1970er Jahren war die Forschungsarbeit zur Kryobehandlung im Ausland fruchtbar. Die ehemalige Sowjetunion, die Vereinigten Staaten, Japan und andere L?nder haben die Tieftemperaturbehandlung erfolgreich eingesetzt, um die Lebensdauer von Werkzeugen und Matrizen, die Verschlei?festigkeit von Werkstücken und die Dimensionsstabilit?t zu verbessern.

3.St?rkungsmechanismus der kryogenen Behandlung

Metallphasenverst?rkung.

Co in Hartmetallen hat eine fcc-Kristallstruktur in α-Phase (fcc) und eine dicht gepackte hexagonale Kristallstruktur in einer ε-Phase (hcp). ε-Co-Verh?ltnis α-Co hat einen kleinen Reibungskoeffizienten und eine starke Verschlei?festigkeit. über 417 ℃ α Die freie Energie der Phase ist niedrig, daher existiert die Co α-Phasenform. Unter 417 ℃ ε Niedrige freie Energie der Phase, stabile Phase bei hoher Temperatur α Phasenübergang zu niedriger freier Energie ε Phase. Aufgrund von WC-Partikeln und α Das Vorhandensein von Heteroatomen in fester L?sung in der Phase schr?nkt den Phasenübergang jedoch st?rker ein, wodurch α → ε wird. Wenn der Phasen?nderungswiderstand zunimmt und die Temperatur unter 417 ° C f?llt, kann α die Phase nicht vollst?ndig umgewandelt werden in die ε-Phase. Kryobehandlung kann stark erh?ht werden α und ε Zwei-Phasen-Differenz der freien Energie, wodurch die treibende Kraft der Phasen?nderung ε Phasen?nderungsvariable erh?ht wird. Bei dem Hartmetall fallen nach der Tieftemperaturbehandlung einige in Co gel?ste Atome aufgrund der Abnahme der L?slichkeit in Form einer Verbindung aus, was die harte Phase in der Co-Matrix erh?hen, die Versetzungsbewegung behindern und eine Rolle bei der St?rkung der zweiten Phase spielen kann Partikel.

Verst?rkung der Oberfl?cheneigenspannung.

Die Untersuchung nach kryogener Behandlung zeigt, dass die Oberfl?cheneigendruckspannung ansteigt. Viele Forscher glauben, dass ein bestimmter Wert der Druckeigenspannung in der Oberfl?chenschicht ihre Lebensdauer erheblich verbessern kann. W?hrend des Abkühlprozesses von Hartmetall nach dem Sintern wird die Bindephase Co einer Zugspannung und die WC-Partikel einer Druckspannung ausgesetzt. Die Zugspannung schadet Co. Einige Forscher glauben daher, dass die durch die Tiefenkühlung verursachte Erh?hung der Oberfl?chendruckspannung die durch die Bindungsphase w?hrend des Abkühlprozesses nach dem Sintern erzeugte Zugspannung verlangsamt oder teilweise kompensiert oder sogar anpasst Druckspannung, wodurch die Entstehung von Mikrorissen reduziert wird.

Andere Verst?rkungsmechanismen

Es wird angenommen, dass η die Phasenpartikel zusammen mit WC-Partikeln die Matrix kompakter und fester machen und aufgrund η die Bildung der Phase das Co in der Matrix verbraucht. Die Abnahme des Co-Gehalts in der Bindungsphase erh?ht die Gesamtw?rmeleitf?higkeit des Materials, und die Zunahme der Karbidpartikelgr??e und -angrenzung erh?ht auch die W?rmeleitf?higkeit der Matrix. Durch die Erh?hung der W?rmeleitf?higkeit erfolgt die W?rmeabfuhr von Werkzeug- und Matrizenspitzen schneller; Die Verschlei?festigkeit und Hochtemperaturh?rte von Werkzeugen und Matrizen werden verbessert. Andere glauben, dass nach der kryogenen Behandlung aufgrund der Schrumpfung und Verdichtung von Co die feste Rolle von Co beim Halten von WC-Partikeln verst?rkt wird. Physiker glauben, dass die tiefe Abkühlung die Struktur von Atomen und Molekülen von Metallen ver?ndert hat.

4. Ein Fall von YG20-Kaltstauchmatrize mit kryogener Behandlung

Betriebsschritte der kryogenen Behandlung der kalten Pfeilerschalung YG20:

(1) Legen Sie die gesinterte Kaltstauchform in den kryogenen Behandlungsofen;

(2) Start the cryogenic tempering integrated furnace, open the liquid nitrogen, reduce it to – 60 ℃ at a certain rate, and keep the temperature for 1h;

(3) Reduce to – 120 ℃ at a certain rate, and keep the temperature for 2h;

(4) Reduce the temperature to – 190 ℃ at a certain cooling rate, and keep the temperature for 4-8h;

(5) Nach der Hitzeerhaltung soll die Temperatur 4 Stunden lang mit 0,5 ℃/min auf 180 ℃ erh?ht werden

(6) Nachdem die Programmausrüstung abgeschlossen ist, wird sie automatisch ausgeschaltet und auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abgekühlt.

Schlussfolgerung: Die Kaltstauchmatrize YG20 ohne kryogene Behandlung und nach der kryogenen Behandlung ist eine kaltgestanzte Φ 3,8 Kohlenstoffstahl-Gewindestange. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lebensdauer der Matrize nach der kryogenen Behandlung um mehr als 15% l?nger ist als die der Matrize ohne kryogene Behandlung .

Es ist ersichtlich, dass im Vergleich zu dem vor der Tieftemperaturbehandlung das fl?chenzentrierte kubische Kobalt (fcc) in YG20 nach der Tieftemperaturbehandlung signifikant reduziert ist, ε – Der offensichtliche Anstieg von Co (hcp) ist auch der Grund für die Verbesserung der Verschlei?festigkeit und umfassende Eigenschaften von Hartmetallen.

5. Einschr?nkungen des kryogenen Behandlungsprozesses

Die praktischen Anwendungsergebnisse eines Werkzeug- und Formenbauunternehmens in den Vereinigten Staaten zeigen, dass die Lebensdauer von Hartmetalleins?tzen nach der Behandlung um das 2- bis 8-fache erh?ht wird, w?hrend der Abrichtzyklus von Drahtziehwerkzeugen aus Hartmetall nach der Behandlung von mehreren Wochen verl?ngert wird bis zu mehreren Monaten. In den 1990er Jahren wurden inl?ndische Forschungen zur kryogenen Technologie von Hartmetall durchgeführt und bestimmte Forschungsergebnisse erzielt.

Im Allgemeinen ist die Forschung zur kryogenen Behandlungstechnologie von Hartmetall derzeit weniger entwickelt und nicht systematisch, und die erhaltenen Schlussfolgerungen sind auch widersprüchlich, was eine weitere eingehende Untersuchung durch Forscher erfordert. Gem?? den vorhandenen Forschungsdaten verbessert die kryogene Behandlung haupts?chlich die Verschlei?festigkeit und Lebensdauer von Hartmetall, hat jedoch keine offensichtlichen Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften.

Edge radius processing is an indispensable process after fine grinding of CNC tools and before coating. The purpose is to make the cutting edge smooth and smooth, and extend the tool life. There are 9 methods of edge radius treatment of CNC tools introduced by Meetyou. Let’s get to know it.

Edge radius?treatment of the cutting tools of the machining center refers to the process of leveling, polishing and deburring the cutting tools, including edge passivation, chip removal groove polishing and coating polishing.

1. Resistance to tool physical wear

In the cutting process, the tool surface will be gradually consumed by the workpiece, and the cutting edge is prone to plastic deformation under high temperature and high pressure. The passivation treatment of tools can help improve the rigidity of tools and avoid premature loss of cutting performance of tools.

2. Maintain the smoothness of the workpiece

Burrs on the cutting edge of the tool will cause tool wear, and the surface of the machined workpiece will become rough. After passivation treatment, the cutting edge of the tool will become very smooth, the phenomenon of edge collapse will be reduced accordingly, and the surface finish of the workpiece will also be improved.

3. Convenient groove chip removal

Polishing the tool groove can improve the surface quality and chip removal performance. The smoother the groove surface, the better chip removal will be, and more consistent cutting can be achieved.

After passivation and polishing, the tools of CNC machine tools will leave many small holes on the surface. These holes can absorb more cutting fluid during machining, which will greatly reduce the heat generated during cutting and greatly improve the cutting speed.

9 kinds of edge radius processing methods

Grinding wheel edge radius?method

This is the earliest and most widely used passivation technology.

Nylon brush?edge radius?method

it is a common method to coat the abrasive medium of fine particles on the brush wheel or brush disc of nylon material, and re move the cutter through the high-speed rotation of the brush.

Sand blasting method

it is divided into dry sand blasting and wet sand blasting. It is also a common method of edge radius processing. Compared with nylon brush method, this process accomplish?a higher consistency of edges.

Stirring method of edge radius processing

This method is to put the whole tool into the abrasive bucket before treatment, and position the depth of the tool through the laser sensor to ensure the quality of treatment. The blade consistency of this process is also higher than that of nylon brush method.

Electrochemical mechanical edge radius processing

This is a composite process that combines electrochemical machining and mechanical grinding. First, electrolytic deburring, and then mechanical grinding to remove oxide film.

Laser method: it is a passivation technology developed on the basis of laser cladding technology. It can produce high heat on the blade surface by laser, melt some materials, and achieve the effect of passivating the blade.

Vibration edge radius processing method

 the main processing device includes a vibration table and a worktable. The blade is placed in a container that is connected with the vibration body. The container is filled with abrasive particles. The abrasive particles and the blade repeatedly collide to remove trace materials on the cutting edge through collision to achieve edge passivation.

Magnetic abrasive method

This is a edge radius processing that applies a magnetic field in the direction perpendicular to the axis of the cylindrical surface of the workpiece, and adds magnetic abrasive between the magnetic field S and N poles. The magnetic abrasive will be adsorbed on the magnetic pole and the workpiece surface, and will be arranged into a flexible “abrasive brush” along the direction of the magnetic line of force. The cutter rotates and vibrates axially at the same time to remove the metal and burrs on the workpiece surface.

Micro abrasive water jet technology: a new and environment-friendly processing technology, which forms a liquid-solid high-energy jet through the control of the pressurizer and nozzle diameter, and realizes passivation treatment by high-speed and repeated collision on the workpiece.

?tzen ist eine Technologie, die chemische Korrosion durch starke S?uren, mechanisches Polieren oder elektrochemische Elektrolyse verwendet, um die Oberfl?che von Objekten zu behandeln. Neben der Verbesserung der ?sthetik erh?ht es auch den Mehrwert von Objekten. Von der traditionellen Metallverarbeitung bis hin zur Hightech-Halbleiterfertigung liegen sie alle im Anwendungsbereich der ?tztechnik.

Metall?tzen ist eine Technologie zum Entfernen von Metallmaterialien durch chemische Reaktion oder physikalische Einwirkung. Die Metall?tztechnologie kann in Nass?tzen und Trocken?tzen unterteilt werden. Das Metall?tzen besteht aus einer Reihe von chemischen Prozessen. Unterschiedliche ?tzmittel haben unterschiedliche Korrosionseigenschaften und Festigkeiten für unterschiedliche Metallmaterialien.

Metall?tzen, auch als photochemisches ?tzen bekannt, bezieht sich auf das Entfernen des Schutzfilms des Metall?tzbereichs nach Belichtung, Plattenherstellung, Entwicklung und Kontakt mit der chemischen L?sung beim Metall?tzen, um Aufl?sungskorrosion und Bildung zu erreichen von Unebenheiten oder Aush?hlungen. Es wurde zuerst verwendet, um bedruckte konkave konvexe Platten wie Kupferplatten und Zinkplatten herzustellen. Es wird h?ufig verwendet, um das Gewicht von Instrumententafeln zu reduzieren oder dünne Werkstücke wie Typenschilder zu bearbeiten. Durch die kontinuierliche Verbesserung der Technologie und der Prozessausrüstung wurde die ?tztechnologie in der Luftfahrt, im Maschinenbau, in der chemischen Industrie und in Halbleiterherstellungsprozessen zur Verarbeitung von Pr?zisionsmetall?tzprodukten von elektronischen Dünnteilen angewendet.

Arten der ?tztechnik

Nass?tzen:

Nass?tzen besteht darin, den Wafer in eine geeignete chemische L?sung einzutauchen oder die chemische L?sung zum Abschrecken auf den Wafer zu sprühen und die Atome auf der Oberfl?che des Films durch die chemische Reaktion zwischen der L?sung und dem ge?tzten Objekt zu entfernen, um dies zu erreichen Zweck des ?tzens Beim Nass?tzen diffundieren die Reaktanten in der L?sung zuerst durch die stagnierende Grenzschicht und erreichen dann die Waferoberfl?che, um durch chemische Reaktionen verschiedene Produkte zu erzeugen. Die Produkte der chemischen ?tzreaktion sind Flüssig- oder Gasphasenprodukte, die dann durch die Grenzschicht diffundieren und in der Hauptl?sung gel?st werden. Nass?tzen ?tzt nicht nur in vertikaler Richtung, sondern hat auch den Effekt eines horizontalen ?tzens.

Trocken?tzung:

Trocken?tzen ist normalerweise Plasma?tzen oder chemisches ?tzen. Die physikalischen Atome von Ionen im Plasma, die chemische Reaktion aktiver freier Radikale und die Oberfl?chenatome von Bauelementen (Wafern) oder die Kombination aus beiden beinhalten aufgrund unterschiedlicher ?tzeffekte folgende Inhalte:

physikalisches ?tzen: Sputter?tzen, Ionenstrahl?tzen

chemisches ?tzen: Plasma?tzen

physikalisch-chemisches Verbund?tzen: reaktives Ionen?tzen (RIE)

Dry etching is a kind of anisotropic etching, which has good directivity, but the selectivity is worse than wet etching. In plasma etching, plasma is a partially dissociated gas, and gas molecules are dissociated into electrons, ions and other substances with high chemical activity. The biggest advantage of dry etching is “anisotropic etching”. However, the selectivity of dry etching is lower than that of wet etching. This is because the etching mechanism of dry etching is physical interaction; Therefore, the impact of ions can remove not only the etching film, but also the photoresist mask.

?tzprozess

Je nach Art des Metalls ist der ?tzprozess unterschiedlich, aber der allgemeine ?tzprozess ist wie folgt: Metall?tzplatte → Reinigen und Entfetten → Waschen mit Wasser → Trocknen → Filmbeschichtung oder Siebdruckfarbe → Trocknen → Belichtungszeichnung → Entwicklung → Waschen und Trocknen mit Wasser → ?tzen → Filmabziehen → Trocknen → Inspektion → Verpackung des fertigen Produkts.

1. Reinigungsprozess vor dem Metall?tzen:

Der Prozess vor dem ?tzen von Edelstahl oder anderen Metallen ist eine Reinigungsbehandlung, die haupts?chlich zum Entfernen von Schmutz, Staub, ?lflecken usw. auf der Materialoberfl?che verwendet wird. Der Reinigungsprozess ist ausschlaggebend für eine gute Haftung der nachfolgenden Folie oder Siebdruckfarbe auf der Metalloberfl?che. Daher müssen der ?lfleck und der Oxidfilm auf der Metall?tzoberfl?che vollst?ndig entfernt werden. Die Entfettung richtet sich nach dem ?lfleck des Werkstücks. Am besten entfetten Sie die Siebdruckfarbe vor der Elektroentfettung, um die entfettende Wirkung zu gew?hrleisten. Neben dem Oxidfilm muss die beste ?tzl?sung entsprechend der Art des Metalls und der Filmdicke ausgew?hlt werden, um die Oberfl?chenreinheit zu gew?hrleisten. Es muss vor dem Siebdruck trocken sein. Wenn Feuchtigkeit vorhanden ist.

2. Fügen Sie die lichtempfindliche Klebeschicht des Trockenfilms oder des Siebdrucks ein:

Entsprechend dem tats?chlichen Produktmaterial, der Dicke und der genauen Breite der Figur wird festgelegt, ob Trockenfilm- oder Nassfilm-Siebdruck verwendet wird. Bei Produkten mit unterschiedlichen Dicken sollten Faktoren wie die für Produktgrafiken erforderliche ?tzprozesszeit beim Aufbringen der lichtempfindlichen Schicht berücksichtigt werden. Es kann eine dickere oder dünnere lichtempfindliche Klebeschicht mit guter Deckkraft und hoher Aufl?sung von Mustern erzeugen, die durch Metall?tzen erzeugt werden.

3. Trocknen:

Nach der Fertigstellung der Film- oder Rollensiebdruckfarbe muss die lichtempfindliche Klebeschicht gründlich getrocknet werden, um sie für den Belichtungsprozess vorzubereiten. Achten Sie dabei darauf, dass die Oberfl?che sauber und frei von Anhaftungen, Verunreinigungen etc.

4. Exposition:

Dieser Prozess ist ein wichtiger Prozess des Metall?tzens, und die Belichtungsenergie wird entsprechend der Dicke und Genauigkeit des Produktmaterials berücksichtigt. Dies ist auch der Inbegriff der technischen Leistungsf?higkeit von ?tzbetrieben. Der Belichtungsprozess bestimmt, ob das ?tzen eine bessere Ma?haltigkeit und andere Anforderungen gew?hrleisten kann.

5. Entwicklung:

Nachdem die lichtempfindliche Haftschicht auf der Oberfl?che der Metall?tzplatte belichtet wurde, wird die Musterhaftschicht nach der Belichtung geh?rtet. Dann wird der unerwünschte Teil des Musters, das hei?t der Teil, der korrodiert werden muss, freigelegt. Der Entwicklungsprozess bestimmt auch, ob die endgültige Gr??e des Produkts die Anforderungen erfüllen kann. Dieser Vorgang entfernt die unn?tige lichtempfindliche Klebeschicht auf dem Produkt vollst?ndig.

6. ?tzen oder ?tzverfahren:

Nachdem der Produktvorfertigungsprozess abgeschlossen ist, wird die chemische L?sung ge?tzt. Dieser Prozess bestimmt, ob das Endprodukt qualifiziert ist. Dieser Prozess beinhaltet ?tzl?sungskonzentration, Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und andere Parameter. Die Qualit?t des Produkts muss durch diese Parameter bestimmt werden.

7. Entfernung:

Die Oberfl?che des ge?tzten Produkts ist immer noch mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Klebstoff bedeckt, und die lichtempfindliche Klebstoffschicht auf der Oberfl?che des ge?tzten Produkts muss entfernt werden. Da die lichtempfindliche Klebeschicht sauer ist, wird sie meistens durch ein S?ure-Base-Neutralisationsverfahren expandiert. Entfernen Sie nach der überlaufreinigung und Ultraschallreinigung die lichtempfindliche Klebeschicht auf der Oberfl?che, um lichtempfindliche Klebstoffrückst?nde zu vermeiden.

8. Prüfung:

Nachdem der Film aufgenommen wurde, wird getestet, verpackt und das Endprodukt best?tigt, ob es seinen Spezifikationen entspricht.

Vorsichtsma?nahmen beim ?tzprozess

Reduzieren Sie Seitenkorrosion und hervorstehende Kanten und verbessern Sie den Verarbeitungskoeffizienten für das Metall?tzen: Im Allgemeinen ist das Seiten?tzen umso schwerwiegender, je l?nger sich die Leiterplatte in der Metall?tzl?sung befindet. Eine Unter?tzung beeintr?chtigt ernsthaft die Genauigkeit von gedrucktem Draht, und eine ernsthafte Unter?tzung wird keinen dünnen Draht erzeugen. Wenn die Hinterschneidung und die Kante abnehmen, nimmt der ?tzkoeffizient zu. Der hohe ?tzkoeffizient zeigt an, dass die dünne Linie beibehalten werden kann und die ge?tzte Linie nahe an der Gr??e des ursprünglichen Bildes liegt. Unabh?ngig davon, ob der Plattierungsresist eine Zinn-Blei-Legierung, Zinn, eine Zinn-Nickel-Legierung oder Nickel ist, führt die überm??ig vorstehende Kante zu einem Kurzschluss des Leiters. Da die vorstehende Kante leicht zu brechen ist, wird eine elektrische Brücke zwischen zwei Punkten des Leiters gebildet.

Verbessern Sie die Konsistenz der ?tzverarbeitungsrate zwischen den Platten: Je konsistenter die Metall?tzverarbeitungsrate beim kontinuierlichen Platten?tzen ist, desto gleichm??igere ?tzplatten k?nnen erhalten werden. Um den besten ?tzzustand im Vor?tzprozess aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, eine ?tzl?sung auszuw?hlen, die leicht zu regenerieren und zu kompensieren ist und die die ?tzrate leicht zu steuern ist. W?hlen Sie Technologien und Ger?te aus, die konstante Betriebsbedingungen bieten und verschiedene L?sungsparameter automatisch steuern k?nnen. Dies kann realisiert werden, indem die Menge an gel?stem Kupfer, der pH-Wert, die L?sungskonzentration, die Temperatur, die Gleichm??igkeit des L?sungsflusses usw. gesteuert werden.

Verbessern Sie die Gleichm??igkeit der Metall?tzverarbeitungsgeschwindigkeit der gesamten Plattenoberfl?che: Die ?tzgleichm??igkeit der Ober- und Unterseite der Platte und jedes Teils der Plattenoberfl?che wird durch die Gleichm??igkeit der Str?mungsgeschwindigkeit der Metall?tzl?sung auf der bestimmt Plattenoberfl?che. Beim ?tzprozess sind die ?tzraten der oberen und unteren Platte oft ungleich. Die ?tzrate der unteren Plattenoberfl?che ist h?her als die der oberen Plattenoberfl?che. Durch die Ansammlung von L?sung auf der Oberfl?che der oberen Platte wird die ?tzreaktion abgeschw?cht. Das ungleichm??ige ?tzen der oberen und unteren Platten kann durch Einstellen des Einspritzdrucks der oberen und unteren Düsen gel?st werden. Das Sprühsystem und die oszillierenden Düsen k?nnen die Gleichm??igkeit der gesamten Oberfl?che weiter verbessern, indem der Sprühdruck in der Mitte und am Rand der Platte unterschiedlich gemacht wird.

Vorteile des ?tzverfahrens

Weil der Metall?tzprozess durch eine chemische L?sung ge?tzt wird.

Aufrechterhaltung einer hohen Konsistenz mit Rohstoffen. Es ver?ndert nicht die Eigenschaften, Spannung, H?rte, Zugfestigkeit, Streckgrenze und Duktilit?t des Materials. Der Basisverarbeitungsprozess wird in einem atomisierten Zustand in das Ger?t ge?tzt, und es gibt keinen offensichtlichen Druck auf die Oberfl?che.

keine Grate. Bei der Produktverarbeitung gibt es im gesamten Prozess keine Druckkraft, und es gibt keine Crimp-, Sto?- und Druckpunkte.

Es kann mit dem Stempeln nach dem Prozess zusammenarbeiten, um den personalisierten Formvorgang des Produkts zu vervollst?ndigen. Die Aufh?ngepunktmethode kann für die Vollplattengalvanisierung, Verklebung, Elektrophorese, Schw?rzung usw. verwendet werden, was kostengünstiger ist.

es kann auch Miniaturisierung und Diversifizierung, kurze Zyklen und niedrige Kosten bew?ltigen.

Anwendungsgebiet der ?tzbearbeitung

Unterhaltungselektronik

Filtrations- und Separationstechnik

Luft- und Raumfahrt

medizinische Ausrüstung

Pr?zisionsmaschinen

Wagen

High-End-Handwerk

Hartmetall ist eine Art Hartmetall, das durch Pulvermetallurgie aus der harten Verbindung von feuerfestem Metall und Bindemetall hergestellt wird. Aufgrund seiner guten H?rte und Festigkeit ist es in vielen Bereichen weit verbreitet. Da die Anforderungen an die Hochtemperaturleistung und die Korrosionsbest?ndigkeit von Hartmetallmaterialien immer h?her werden, ist es schwierig, die Leistungsanforderungen bestehender Hartmetallmaterialien zu erfüllen. In den letzten 30 Jahren haben viele Wissenschaftler experimentelle Untersuchungen an Verbindungen auf WC-Basis durchgeführt und eine Reihe von Forschungsergebnissen erhalten.

WC-Metalle

WC-Co

Das in Wolframcarbid weit verbreitete zementartige Material ist Kobalt. Das WC Co-System wurde ausführlich untersucht. Durch die Zugabe von CO weist WC eine gute Benetzbarkeit und Haftung auf. Wie in Abbildung 13.2 gezeigt, kann die Zugabe von CO au?erdem die Festigkeit und Z?higkeit erheblich verbessern.

Abbildung 13.3 Rückstreuelektronenmikroskopische Aufnahme von WC-Co-Pulver mit Darstellung der ?u?eren Strukturen und der Querschnittsstrukturen: (a), (b) F8; (c), (d) M8; und (E), (f) C8.

Er führte eine Rückstreuelektronenbildgebung von F8-, M8- und C8-Pulvern und ihren polierten Abschnitten durch. Es wurde beobachtet, dass alle Pulver eine typische Kugelform haben. F8-Pulver zeigt eine dichte Anreicherung von feinen Carbiden, w?hrend M8- und C8-Pulver eine relativ lockere Ansammlungsstruktur mit einigen Poren zeigen. Auf dem polierten Abschnitt zeigen alle Proben ein offensichtliches Streuph?nomen, und die H?rte und die Verschlei?festigkeit sind umgekehrt proportional zum Kobaltgehalt. Die Vickers-H?rte (HV) variiert zwischen 1500 und 2000 HV30, und die Bruchz?higkeit liegt zwischen 7 und 15 MPa M1 / 2. Diese signifikante ?nderung ist eine Funktion der Carbidzusammensetzung, der Mikrostruktur und der chemischen Reinheit.

Im Allgemeinen ist die H?rte und die Verschlei?festigkeit umso besser, je kleiner die Partikelgr??e ist. Je h?her der Volumenanteil von CO ist, desto h?her ist die Bruchz?higkeit, aber desto geringer sind die H?rte und die Verschlei?festigkeit (Jia et al., 2007). Um eine bessere Leistung zu erzielen, ist es daher unvermeidlich, stattdessen andere zementhaltige Materialien zu verwenden.

Andererseits ist es aus den oben genannten Gründen in der Strategie nicht wissenschaftlich und leicht, die Preisentwicklung zu beeinflussen. Darüber hinaus ist die Kombination von WC und Co-Staub besorgniserregend, da sie t?dlicher sind als jeder einzelne Gebrauch.

WC-Ni

Nickel ist billiger und leichter zu bekommen als Kobalt. Es hat eine gute Z?higkeitseigenschaft. Es kann verwendet werden, um die Korrosions- / Oxidationsleistung, die Hochtemperaturfestigkeit und die Verschlei?festigkeit in rauen Umgebungen zu verbessern. Im Vergleich zur WC Co-Legierung ist die Plastizit?t des Materials geringer. Da sich Nickel in WC gut l?st, wird es als Klebstoff für WC-Substrate verwendet, was zu einer starken Bindung zwischen ihnen führt.

WC-Ag

Die Zugabe von Ag macht WC zu einer Art lichtbogenbest?ndigem Material. Unter der Wirkung von überlaststrom wird WC h?ufig in Schaltvorrichtungen geladen, was auf den bekannten elektrischen Kontaktwiderstand (RC) der letzteren zurückzuführen ist. Es ist erw?hnenswert, dass der spezifische Widerstand des WC-Ag-Verbundstoffs mit zunehmendem Ag-Gehalt abnimmt und die H?rte mit zunehmendem Ag-Gehalt abnimmt, was auf den gro?en Unterschied zwischen der H?rte von WC und Ag zurückzuführen ist. Zus?tzlich haben die groben WC-K?rner einen sehr geringen und stabilen Kontaktwiderstand.

Abbildung 13.4 zeigt den durchschnittlichen elektrischen Kontaktwiderstand (RC), der vom Schalter erzeugt wird

Zyklus 11e50 mit unterschiedlichem Silbergehalt und unterschiedlicher WC-Partikelgr??e, da beobachtet wird, dass RC der meisten Materialien nach 10 Schaltzyklen stabil ist. Der Kontaktwiderstand von Silber liegt in WC mit einer Partikelgr??e von 4 mm zwischen 50 und 55 Gew .-% TP1T (Volumenverh?ltnis 60% und 64,61 TP1T) und in WC mit einer Partikelgr??e zwischen 55 und 60 Gew .-% TP1T (Volumenverh?ltnis 64,61 TP1T und 69%) 0,8 und 1,5 mm. Dies bestimmt daher die anf?ngliche Zusammensetzung der Investition, bei der die Ag-Matrix vollst?ndig miteinander verbunden ist. Bei festen Bauteilen wurde eine Abnahme des Kontaktwiderstands zwischen 1,5 und 4 mm WC-Partikelgr??e beobachtet, was auch die Permeationsschwelle markiert.

WC-Re

Wissenschaftler verwenden Wolframcarbid zur Verst?rkung von Rhenium, um eine bessere Leistung als WC Co zu erzielen, da RE eine hohe Temperaturh?rte und eine gute Kombination bringen kann

Abbildung 13.4: Das Verh?ltnis des durchschnittlichen elektrischen Kontaktwiderstands bei unterschiedlichem Ag-Gehalt und unterschiedlicher WC-Partikelgr??e zum Kontaktwiderstand des WC-Substrats w?hrend der Zyklen 11 bis 50 ist co oder Ni. Gem?? den Mikrostrukturmerkmalen von WC-Coere (20% RE-Gehalt) wird beschrieben, dass WC-Coere in CO zurückgehalten werden und weiterhin eine HCP-Struktur bilden, wodurch die H?rte der Legierung verbessert wird. Die Forscher verst?rkten auch re in WC Ni und fanden ?hnliche Schlussfolgerungen. Aufgrund seiner h?chsten H?rte und doppelten Haltbarkeit von WC Co wird die Legierung zur Herstellung wettbewerbsf?higer Werkzeugteile verwendet. Beim Kaltpressen von WC- und Re-Pulvern, gefolgt von einem patentierten Hei?pressverfahren, wurden mehr als 2400 kg / mm 2 HV beobachtet (im Vergleich zu 1700 kg / mm 2 für WC-Co).

WC intermetallics

WC-FeAl

In den letzten Jahrzehnten haben intermetallische Verbindungen als Keramikklebstoffe die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Eisenaluminid hat eine ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbest?ndigkeit, geringe Toxizit?t, hohe H?rte, gute Verschlei?festigkeit, hohe Temperaturstabilit?t und gute Benetzbarkeit. Es ist thermodynamisch für WC als Bindemittel geeignet. Die H?rte und Bruchz?higkeit von WC FeAl und WC Co sind grunds?tzlich gleich. Die H?rte und Verschlei?festigkeit der WC Co-Legierung sind ?hnlich denen der herk?mmlichen WC Co-Legierung. Es kann davon ausgegangen werden, dass bei einer Optimierung der Korngr??e die herk?mmliche WC Co. ersetzt werden kann. Die Partikelgr??enverteilungskurve von WC FeAl-Mischpulver, das durch verschiedene Kugelmahl- und / oder Trocknungsverfahren hergestellt wurde, ist in Abbildung 13.5 dargestellt. Die drei Kurven in Abbildung 13.5 sind bimodal verteilt. In Abbildung 13.5 entspricht der linke Peak der kleineren Partikelgr??e dem linken Peak eines einzelnen WC-Partikels. Der korrekte Spitzenwert einer gr??eren Partikelgr??e entspricht dem Spitzenwert von FeAl-Fragmenten, die einige WC-Partikel enthalten. Wenn sich der richtige Peak bewegt, h?ngt der linke Peak nicht vom Mahl- und / oder Trocknungsprozess ab. Der korrekte Peak des DR-Pulvers (dehydriertes Ethanol als L?sungsmittel für schnelles Trocknen) verschiebt sich zum entsprechenden Peak der beiden anderen Pulver.

Abbildung 13.5 Partikelgr??enverteilungen von WC-FeAl-Mischpulvern, die aus verschiedenen Pulververfahren hergestellt wurden.

WC-Keramik

WC-MgO

Wc-mgo-Verbundwerkstoffe sind aufgrund der Zugabe von MgO-Partikeln in die WC-Matrix weit verbreitet, was wenig Einfluss auf die H?rte hat und die Z?higkeit der Materialien erheblich verbessert. Die H?rte ist umgekehrt proportional zur Z?higkeit, aber im Fall dieser Legierung wird die Z?higkeit erhalten, wenn der H?rteverlust sehr gering ist. Die Zugabe einer kleinen Menge VC, Cr3C2 und anderer Kornwachstumshemmer zu dem untersuchten Material kann nicht nur das Kornwachstum im Sinterprozess steuern, sondern auch die mechanischen Eigenschaften des Materials verbessern.

WC-Al2O3

Es muss hier erw?hnt werden, dass Al2O3 aufgrund seiner hervorragenden mechanischen und physikalischen Eigenschaften als Verst?rkungsmaterial für WC verwendet wird und umgekehrt.

Die Sintertemperatur und die Haltezeit haben erhebliche Auswirkungen auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften des wc-40vol% Al2O3-Verbundwerkstoffs. Mit zunehmender Sintertemperatur und Haltezeit nehmen die relative Dichte und Partikelgr??e zu. Gleichzeitig nehmen die Werte für Hochdruck und Bruchz?higkeit zuerst zu und dann ab. Die Mikrostruktur des Risspfades zeigt das Vorhandensein von Rissüberbrückung und Rissablenkung. In wc-40vol% Al 2O 3 -Kompositen ist der Hauptz?higkeitsmechanismus die Erzeugung von sekund?ren und lateralen Rissen. Eine andere Studie zeigt, dass die HV etwa 20e25gpa betr?gt und die Bruchz?higkeit 5e6mpa.m1 / 2 betr?gt.

Abbildung 13.6 zeigt den Variationstrend von H?rte, Bruchz?higkeit und Querbruchfestigkeit mit Aluminiumoxidgehalt. Es ist zu beachten, dass sich diese Werte stark von den angegebenen Werten unterscheiden (Mao et al., 2015). Reines WC hat die h?chste H?rte und die niedrigste Bruchz?higkeit. Die Zugabe von Al 2 O 3 verbessert die Bruchz?higkeit, aber die H?rte von reinem Aluminiumoxid ist geringer als die von reinem WC und die H?rte von wc-al 2 o 3 -Komposit nimmt ab. Die unterschiedlichen Ergebnisse in Abbildung 13.6 zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften nicht nur vom Aluminiumoxidgehalt, sondern auch vom Herstellungsprozess und der Qualit?t verschiedener Substrate abh?ngen. 

WC-Schleifmittel

WC cBN

Da CBN eine ausgezeichnete H?rte, thermische Stabilit?t und Reaktionsaktivit?t mit Eisen aufweist, kann die Zugabe von CBN zu WC Co die Verschlei?festigkeit, H?rte und mechanischen Eigenschaften des Materials verbessern. Sobald CBN in der WC-Matrix verst?rkt ist, wird eine starke Haftung erzeugt. Zus?tzlich kann eine bessere Bruchz?higkeit durch Rissablenkung oder überbrückung von CBN-Partikeln erhalten werden. Die beiden Haupthindernisse bei der Zugabe von CBN sind die Umwandlung von CBN in hBN und die starke kovalente Bindung zwischen B und N, was zu einer geringen Sinterf?higkeit von CBN und Hartmetall führt.

WC Diamanten

WC-Diamant weist eine ausgezeichnete Bruchz?higkeit, Risswachstumsbest?ndigkeit und Reflexionsbest?ndigkeit auf. Dieses Material kann nur unter thermodynamischen Bedingungen hergestellt werden, um zu verhindern, dass Diamant zu Graphit wird. Durch mehr Forschung zur Verbesserung der Leistung dieses Materials k?nnen wir die enorme Kostenlücke schlie?en, die sehr notwendig ist.

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introductionSteel is quenched by heating the steel to a temperature above the critical temperature Ac3 (hypo-eutectoid steel) or Ac1 (hypereutectoid steel), holding it for a period of time so as to be austenitized in whole or in part, and then cooled at a temperature greater than the critical cooling rate Rapid cooling to below the Ms (or Ms near the isothermal) martensitic (or bainite) heat treatment process. The solution treatment of materials such as aluminum alloys, copper alloys, titanium alloys, toughened glass, etc., or heat treatment processes with rapid cooling is also commonly referred to as quenching. Quenching is a common heat treatment process, mainly used to increase the hardness of the material. Usually from the quenching medium, can be divided into water quenching, oil quenching, organic quenching. With the development of science and technology, some new quenching processes have emerged.1 high-pressure air-cooled quenching methodWorkpieces in the strong inert gas flow quickly and evenly cooling, to prevent surface oxidation, to avoid cracking, reduce distortion, to ensure that the required hardness, mainly for tool steel quenching. This technology has recently progressed rapidly and the range of applications has also expanded considerably. At present, the vacuum gas quenching technology developed rapidly, and the negative pressure (<1 × 105 Pa) high flow rate gas cooling followed by gas cooling and high pressure (1 × 105 ~ 4 × 105 Pa) 10 × 105 Pa) air-cooled, ultra-high pressure (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) air-cooled and other new technologies not only greatly enhance the vacuum quenching ability of air-cooled, and quenched the workpiece surface brightness is good, small deformation, but also A high efficiency, energy saving, pollution-free and so on. The use of vacuum high-pressure gas-cooled quenching is the quenching and tempering of materials, the solution, aging, ion carburizing and carbonitriding of stainless steel and special alloys, as well as vacuum sintering, cooling and quenching after brazing. With 6 × 105 Pa high pressure nitrogen cooling quenching, the load can only be cooled loose, high-speed steel (W6Mo5Cr4V2) can be hardened to 70 ~ 100 mm, high alloy hot work die steel up to 25 ~ 100 mm, gold Cold work die steel (such as Cr12) up to 80 ~ 100 mm. When quenched with 10 × 10 5 Pa of high pressure nitrogen, the cooled load can be intensive, increasing the load density by about 30% to 40% over cooling of 6 × 10 5 Pa. When quenched with 20 × 10 5 Pa of ultra-high pressure nitrogen or a mixture of helium and nitrogen, the cooled loads are dense and can be bundled together. The density of 6 × 105 Pa nitrogen cooling 80% to 150%, can be cooled all high-speed steel, high alloy steel, hot work tool steel and Cr13% chromium steel and more alloy oil quenched steel, such as more Large-size 9Mn2V steel. Dual-chamber air-cooled quench furnaces with separate cooling chambers have better cooling capacity than the same type of single chamber furnaces. The 2 × 105 Pa nitrogen cooled double chamber furnace has the same cooling effect as the 4 × 105 Pa single chamber furnace. However, operating costs, low maintenance costs. As China’s basic materials industry (graphite, molybdenum, etc.) and ancillary components (motor) and other levels to be improved. Therefore, to improve the 6 × 105 Pa single-chamber high-pressure vacuum care while maintaining the development of dual-chamber pressure and high-pressure air-cooled quenching furnace more in line with China’s national conditions.Figure 1 high-pressure air-cooled vacuum furnace2 strong quenching methodConventional quenching is usually with oil, water or polymer solution cooling, and strong quenching rule with water or low concentrations of salt water. Strong quenching is characterized by extremely fast cooling, without having to worry about excessive distortion of steel and cracking. Conventional quench cooling to the quenching temperature, the steel surface tension or low stress state, and strong quenching in the middle of cooling, the workpiece heart is still in the hot state to stop cooling, so that the formation of surface compressive stress. Under the severe quenching condition, the supercooled austenite on the surface of the steel is subjected to compressive stress of 1200 MPa when the cooling rate of the martensitic transformation zone is higher than 30 ℃ / s, so that the yield strength of the steel after quenching is increased by at least 25%.Principle: Steel from austenitizing temperature quenching, the temperature difference between the surface and the heart will lead to internal stress. Phase change of the specific volume of phase change and phase change plastic will also cause additional phase transformation stress. If the thermal stress and phase transition stress superposition, that is, the overall stress exceeds the yield strength of the material will be plastic deformation occurs; if the stress exceeds the tensile strength of hot steel will form a quenching crack. During intensive quenching, the residual stress caused by the phase change plasticity and the residual stress increase due to the specific volume change of austenite-martensite transformation. In the intense cooling, the workpiece surface immediately cooled to the bath temperature, the heart temperature almost unchanged. Rapid cooling causes a high tensile stress that shrinks the surface layer and is balanced by the heart stress. The increase of temperature gradient increases the tensile stress caused by the initial martensitic transformation, while the increase of the martensite transformation start temperature Ms will cause the surface layer to expand due to the phase transition plasticity, the surface tensile stress will be significantly reduced and transformed into compressive stress, Surface compressive stress is proportional to the amount of surface martensite produced. This surface compressive stress determines whether the heart undergoes martensitic transformation under compressive conditions or, on further cooling, reverses the surface tensile stress. If the martensitic transformation of the heart volume expansion is large enough, and the surface martensite is very hard and brittle, it will make the surface layer due to stress reversal rupture. To this end, the steel surface should appear compressive stress and heart martensitic transformation should occur as late as possible.Strong quenching test and steel quenching performance: The strong quenching method has the advantage of forming compressive stress in the surface, reducing the risk of cracking and improve the hardness and strength. Surface formation of 100% martensite, the steel will be given the largest hardened layer, it can replace the more expensive steel carbon steel, a strong quenching can also promote uniform mechanical properties of steel and produce the smallest distortion of the workpiece . Parts after quenching, the service life under alternating load can be increased by an order of magnitude. [1]Figure 2 strong quenching crack formation probability and cooling rate relationship3 water-air mixture cooling methodBy adjusting the pressure of water and air and the distance between the atomizing nozzle and the surface of the workpiece, the cooling capacity of the water-air mixture can be varied and the cooling can be uniform. Production practice shows that the use of the law on the shape of complex carbon steel or alloy steel parts induction hardening surface hardening, which can effectively prevent the generation of quenching cracks.Figure 3 water-air mixture4 boiling water quenching methodUsing 100 ℃ boiling water cooling, can get a better hardening effect, for quenching or normalizing steel. At present, this technology has been successfully applied to the ductile iron quenching. Taking aluminum alloy as an example: According to the current heat treatment specifications for aluminum alloy forgings and forgings, the quenching water temperature is generally controlled below 60 ° C, the quenching water temperature is low, the cooling speed is high, and a large residual stress after quenching occurs. In the final machining, the internal stress is out of balance due to the inconsistency of the surface shape and size, resulting in the release of residual stress, resulting in deformed, bent, oval and other deformed parts of the machined part becoming irreversible final wastes with serious loss . For example: propeller, compressor blades and other aluminum alloy forging deformation after machining obvious, resulting in parts size tolerance. Quenching water temperature increased from room temperature (30-40 ℃) to boiling water (90-100 ℃) temperature, the average forging residual stress decreased by about 50%. [2]Figure 4 boiling water quenching diagram5 hot oil quenching methodThe use of hot quenching oil, so that the workpiece before further cooling at a temperature equal to or near the temperature of Ms point in order to minimize the temperature difference, can effectively prevent quenching the workpiece distortion and cracking. The small size of the alloy tool steel die cold 160 ~ 200 ℃ in hot oil quenching, can effectively reduce distortion and avoid cracking.Figure 5 hot oil quenching diagram6 Cryogenic treatment methodThe quenched workpiece is continuously cooled from room temperature to a lower temperature so that the retained austenite continues to be transformed into martensite, the purpose of which is to improve the hardness and abrasion resistance of the steel, improve the structural stability and the dimensional stability of the workpiece, and effectively Improve tool life.Cryogenic treatment is liquid nitrogen as a cooling medium for material processing methods. Cryogenic treatment technology was first applied to the wear tools, mold tool materials, and later extended to alloy steel, carbide, etc., using this method can change the internal structure of metal materials, thereby improving the mechanical properties and processing properties, which is currently One of the latest toughening processes. Cryogenic treatment (Cryogenictreatment), also known as ultra-low temperature treatment, generally refers to the material below -130 ℃ for processing to improve the overall performance of the material. As early as 100 years ago, people began to cold treatment applied to watch parts, found to improve the strength, wear resistance, dimensional stability and service life. Cryogenic treatment is a new technology developed on the basis of ordinary cold treatment in the 1960s. Compared with the conventional cold treatment, cryogenic treatment can further improve the mechanical properties and stability of the material, and has a broader application prospect.Cryogenic treatment mechanism: After cryogenic treatment, the residual austenite in the internal structure of the metal material (mainly mold material) is transformed to martensite, and the precipitated carbide is also precipitated in the martensite, so that the martensite can be eliminated In the residual stress, but also enhance the martensite matrix, so its hardness and wear resistance also will increase. The reason for the increase in hardness is due to the transformation of part of the retained austenite into martensite. The increase in toughness is due to the dispersion and small η-Fe3C precipitation. At the same time, the carbon content of the martensite decreases and the lattice distortion decreases, Plasticity improvement.Cryogenic treatment equipment mainly consists of liquid nitrogen tank, liquid nitrogen transmission system, deep cold box and control system. In the application, cryogenic treatment is repeated several times. Typical processes such as: 1120 ℃ oil quenching + -196 ℃ × 1h (2-4) deep cryogenic treatment +200 ℃ × 2h tempering. After the treatment of the organization there has been the transformation of austenite, but also precipitated from the quenched martensite dispersion of highly coherent relationship with the matrix of ultrafine carbides, after subsequent low temperature tempering at 200 ℃, the growth of ultrafine carbides Dispersed ε carbides, the number and dispersion significantly increased. The cryogenic treatment is repeated a number of times. On the one hand, the superfine carbides are precipitated from the martensite transformed from the retained austenite at the time of the previous cryogenic cooling. On the other hand, fine carbides continue to be precipitated in the quenched martensite. Repeated process can make the matrix compressive strength, yield strength and impact toughness increased, improve the toughness of steel, while making the impact wear resistance was significantly improved.Figure 6 cryogenic treatment device schematicSome of the workpiece on the strict size requirements, does not allow processing due to thermal stress caused by excessive deformation, cryogenic treatment should be controlled cooling rate. In addition, in order to ensure the uniformity of the temperature field inside the equipment and reduce the temperature fluctuation, the design of the cryogenic treatment system should take into account the system temperature control accuracy and the rationality of the flow field arrangement. In the system design should also pay attention to meet the less energy consumption, high efficiency, easy operation and other requirements. These are the current development trend of cryogenic treatment system. In addition, some developing refrigeration systems whose refrigeration temperature extends from room temperature to low temperature are also expected to develop into liquid-free cryogenic treatment systems with the decrease of their minimum temperature and the improvement of refrigeration efficiency. [3]References:[1]樊東黎. 強(qiáng)烈淬火——一種新的強(qiáng)化鋼的熱處理方法[J]. 熱處理, 2005, 20(4): 1-3[2]宋微, 郝冬梅, 王成江. 沸水淬火對(duì)鋁合金鍛件組織與機(jī)械性能的影響[J]. 鋁加工, 2002, 25(2): 1-3[3]夏雨亮, 金滔, 湯珂. 深冷處理工藝及設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和展望[J]. 低溫與特氣, 2007, 25(1): 1-3
Quelle: Meeyou Carbide

First, the molecular beam epitaxial profileIn the ultra-high vacuum environment, with a certain thermal energy of one or more molecules (atoms) beam jet to the crystal substrate, the substrate surface reaction processMolecules in the “flight” process almost no collision with the ambient gas, in the form of molecular beam to the substrate, the epitaxial growth, hence the name.Properties: A vacuum deposition methodOrigin: 20th century, the early 70s, the United States Bell laboratoryApplications: epitaxial growth atomic level precise control of ultra-thin multi-layer two-dimensional structure materials and devices (super-character, quantum wells, modulation doping heterojunction, quantum yin: lasers, high electron mobility transistors, etc.); combined with other processes, But also the preparation of one-dimensional and zero-dimensional nano-materials (quantum lines, quantum dots, etc.).Typical features of MBE:(1) The molecules (atoms) emitted from the source furnace reach the substrate surface in the form of a “molecular beam” stream. Through the quartz crystal film thickness monitoring, can strictly control the growth rate.(2) molecular beam epitaxy growth rate is slow, about 0.01-1nm / s. Can achieve single atomic (molecular) layer epitaxy, with excellent film thickness controllability.(3) By adjusting the opening and closing of the baffle between the source and the substrate, the composition and the impurity concentration of the film can be strictly controlled, and selective epitaxial growth can be achieved.(4) non-thermal equilibrium growth, the substrate temperature can be lower than the equilibrium temperature, to achieve low temperature growth, can effectively reduce the interdiffusion and self-doping.(5) with reflective high-energy electron diffraction (RHEED) and other devices, can achieve the original price observation, real-time monitoring.Growth rate is relatively slow, both MBE is an advantage, but also its lack, not suitable for thick film growth and mass production.Second, silicon molecular beam epitaxy1 basic profileSilicon molecular beam epitaxy includes homogeneous epitaxy, heteroepitaxy.The silicon molecular beam epitaxy is the epitaxial growth of silicon (or silicon-related materials) on a suitably heated silicon substrate by physical deposition of atoms, molecules or ions.(1) during the epitaxial period, the substrate is at a lower temperature.(2) Simultaneous doping.(3) the system to maintain high vacuum.(4) pay special attention to the atomic clean surface.Figure 1 Schematic diagram of the working principle of silicon MBE2 Development history of silicon molecular beam epitaxyDeveloped relative to CVD defects.CVD defects: substrate high temperature, 1050oC, to the doping serious (with high temperature). The original molecular beam epitaxy: the silicon substrate heated to the appropriate temperature, vacuum evaporation of silicon to the silicon substrate, the epitaxial growth.Growth Criteria: The incident molecules move sufficiently to the hot surface of the substrate and are arranged in the form of a single crystal.3 The importance of silicon molecular beam epitaxyThe silicon MBE is carried out in a strictly controlled cryogenic system.(1) can well control the impurity concentration to reach the atomic level. The undoped concentration is controlled at <3 × 1013 / cm3.(2) The epitaxy can be carried out under the best conditions without defects.(3) The thickness of the epitaxial layer can be controlled within the thickness of the single atomic layer, superlattice epitaxy, several nm ~ several tens of nm, which can be designed manually, and the preparation of excellent performance of the new functional materials.(4) Homogeneous epitaxy of silicon, heteroepitaxy of silicon.4 epitaxial growth equipmentDevelopment direction: reliability, high performance and versatilityDisadvantages: high prices, complex, high operating costs.Scope: can be used for silicon MBE, compound MBE, III-V MBE, metal semiconductor MBE is developing.Basic common features:(1) basic ultra-high vacuum system, epitaxial chamber, Nuosen heating room;(2) analysis means, LEED, SIMS, Yang EED, etc .;(3) injection chamber.Figure 2 Schematic diagram of silicon molecular beam epitaxial system(1) electron beam bombardment of the surface of the silicon target, making it easy to produce silicon molecular beam. In order to avoid the radiation of the silicon molecular beam to the side to cause adverse effects, large area screen shielding and collimation is necessary.(2) resistance to heating the silicon cathode can not produce strong molecular beam, the other graphite citrus pots have Si-C stained, the best way is to electron beam evaporation to produce silicon source. Because, some parts of the silicon MBE temperature is higher, easy to evaporate, silicon low evaporation pressure requirements of the evaporation source has a higher temperature. At the same time, the beam density and scanning parameters to control. Making the silicon melting pit just in the silicon rod, silicon rods become high-purity citrus.There are several kinds of monitoring molecular beam:(1) Quartz crystal is often used to monitor beam current, beam shielding and cooling appropriate, can be satisfied with the results, but the noise affects the stability. After several μm, the quartz crystal loses its linearity. Frequent exchange, the main system is often inflated, which is not conducive to work.(2) small ion table, measured molecular beam pressure, rather than measuring the molecular beam flux. Due to the deposition on the system components leaving the standard.(3) low-energy electron beam, through the molecular beam, the use of electrons detected by the excitation fluorescence. The atoms are excited and quickly degrade to the ground state to produce uv fluorescence, and the optical density is proportional to the beam density after optical focusing. Do the feedback control of the silicon source. Inadequate: cut off the electron beam, most of the infrared fluorescence and background radiation will make the signal to noise ratio deteriorated to the extent of instability. It only measured atomic class, can not measure molecular substances.(4) Atomic absorption spectra, monitoring the beam density of doped atoms.With the intermittent beam current, Si and Ga were detected by 251.6nm and 294.4nm optical radiation respectively. The absorption intensity of the beam through the atomic beam was converted into atomic beam density and the corresponding ratio was obtained.Molecular beam epitaxy (MBE) substrate base is a difficult point.MBE is a cold wall process, that is, silicon substrate heating up to 1200 ℃, the environment to room temperature. In addition, the silicon wafer to ensure uniform temperature. Hill resistance refractory metal and graphite cathode, the back of the radiation heating, and the entire heating parts are installed in liquid nitrogen cooled containers, in order to reduce the thermal radiation of the vacuum components. The substrate is rotated to ensure uniform heating. Free deflection, can enhance the secondary implantation doping effect.
Quelle: Meeyou Carbide

1, Review of Organic Halide Perovskite – related Photoelectric PropertiesFigure 1 Spectral position and PL peakOrganic halide perovskites are widely used in optoelectronics research. Methyl ammonium and formamidine lead iodide as photovoltaics show excellent photoelectric properties and stimulate researchers’ enthusiasm for light-emitting devices and photodetectors. Recently, the University of Toronto Edward H. Sargent (Correspondent) team of organic metal halide perovskite optical and electrical properties of the material were studied. Outlines how material composition and form are associated with these attributes, and how these properties ultimately affect device performance. In addition, the team also analyzed different material properties of the perovskite materials, in particular the bandgap, mobility, diffusion length, carrier lifetime and trap density.The Electrical and Optical Properties of Organometal Halide Perovskites Relevant to Optoelectronic Performance（Adv.Mater.,2017,DOI: 10.1002/adma.201700764）2, Advanced Materials Overview: 2D optoelectronic applications of organic materials Figure 2 Several key steps in the application of two-dimensional organic materialsThe 2D material with atomic thin structure and photoelectron properties has attracted the interest of researchers in applying 2D materials to electronics and optoelectronics. In addition, as a two-dimensional material series of emerging areas, the organic nanostructure assembled into 2D form provides molecular diversity, flexibility, ease of processing, light weight, etc., for optoelectronic applications provides an exciting prospect. Recently, Tianjin University, Professor Hu Wenping, Ren Xiaochen assistant researcher (common newsletter) and others reviewed the application of organic two-dimensional materials in optoelectronic devices. Examples of materials include 2D, organic, crystalline, small molecules, polymers, self- Covalent organic skeleton. The application of 2D organic crystal fabrication and patterning technology is also discussed. Then the application of optoelectronic devices is introduced in detail, and the prospect of 2D material is briefly discussed.2D Organic Materials for Optoelectronic Applications（Adv.Mater.,2017,DOI: 10.1002/adma.201702415）3, Advanced Materials Review: 2D Ruddlesden-Popper Perovskite PhotonicsFigure 3 Schematic diagram of 3D and 2D perovskite structuresThe traditional 3D organic-inorganic halide perovskite has recently undergone unprecedented rapid development. However, their inherent instabilities in moisture, light and calories remain a key challenge before commercialization. In contrast, the emerging two-dimensional Ruddlesden-Popper perovskite has received increasing attention due to its environmental stability. However, 2D perovskite research has just started. Recently, the University of Fudan University, Liang Ziqi (Corresponding author) team published a review first introduced 2D perovskite and 3D control of a detailed comparison. And then discussed the two-dimensional perovskite organic interval cationic engineering. Next, quasi-two-dimensional perovskites between 3D and 2D perovskites were studied and compared. In addition, 2D perovskite unique exciton properties, electron-phonon coupling and polaron are also shown. Finally, a reasonable summary of the structure design, growth control and photophysics research of 2D perovskite in high performance electronic devices is presented.2D Ruddlesden–Popper Perovskites for Optoelectronics（Adv.Mater.,2017,DOI: 10.1002/adma.201703487）4, Science Advances Summary: Lead Halide Perovskite: Crystal-Liquid Binary, Phonon Glass Electronic Crystals and Great Polaron FormationFigure 4 CH3NH3PbX3 perovskite structureLead anodized perovskite has proven to be a high performance material in solar cells and light emitting devices. These materials are characterized by the expected coherent band transport of crystalline semiconductors, as well as the dielectric response and phonon dynamics of the liquid. This “crystal-liquid” duality means that lead halide perovskites belong to phonon glass electron crystals – a class of thermoelectric materials that are considered to be the most efficient. Recently, the University of Columbia Zhu Xiaoyang (communication author) team reviewed the crystal-liquid duality, the resulting dielectric response responsible for the formation and selection of carrier polaron, which causes perovskite with defect tolerance, moderate Of the carrier mobility and the combined performance of the radiation. Large polaron formation and phonon glass characteristics can also explain the significant reduction in carrier cooling rates in these materials.Lead halide perovskites: Crystal-liquid duality, phonon glass electron crystals, and large polaron formation（Sci. Adv.,2017,DOI:10.1126/sciadv.1701469）5, Progress in Polymer Science Review: Lithography of silicon-containing block copolymersFig.5 Melt phase diagram of diblock copolymerRecently, the National Tsinghua University Rong-Ming Ho (Correspondent) and others published a summary of the different methods through the preparation of ordered block copolymer (BCP) film the latest progress, focusing on the use of silicon-containing BCP as lithography applications. With the advantages of Si-containing blocks, these BCPs have smaller feature sizes due to their high resolution, large segregation intensity and high etch contrast. Considering that poly (dimethylsiloxane) (PDMS) has been extensively studied in Si-containing BCPs, the possibility of photolithography using PDCP-containing BCP has been demonstrated through previous and ongoing studies. Subsequent sections detail the main results of the DSA approach. The new trend of lithographic printing application and the application of photolithography nano – pattern using silicon – containing BCPs are also discussed. Finally, the conclusion and prospect of BCP lithography are introduced.Silicon-Containing Block Copolymers for Lithographic Applications（Prog. Polym. Sci.,2017,DOI:10.1016/j.progpolymsci.2017.10.002）6, Angewandte Chemie International Edition Overview: CH3NH3PbI3 perovskite solar cell theoretical studyFigure 6 Electronic density patternPower conversion efficiency (PCEs) of more than 22% of the hybridized perovskite perovskite solar cells (PSCs) has attracted considerable attention. Although perovskite plays an important role in the operation of PSCs, the basic theory associated with perovskite remains unresolved. Recently, Professor Xun Nining (Communication Author) of Xi’an University of Architecture and Technology, according to the first principle, evaluated the existing theory of structure and electronic properties, defects, ion diffusion and transfer current of CH3NH3PbI3 perovskite, and ion transport Influence on PSC Current – Voltage Curve Hysteresis. The moving current associated with the possible ferroelectricity is also discussed. And emphasizes the benefits, challenges and potential of perovskite for PSCs.Theoretical Treatment of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells（Angew. Chem. Int. Ed.,2017,DOI: 10.1002/anie.201702660）7, Chemical Society Reviews Overview: Reductive Batteries for Electromechanical Active Materials for Molecular EngineeringFigure 7 Molecular engineering for redox substances for sustainable RFBAs an important large energy storage system, redox batteries (RFBs) have high scalability and independent energy and power control capabilities. However, conventional RFB applications are subject to performance and limitations on high cost and environmental issues associated with the use of metal-based redox substances. Recently, the University of Texas at Austin Guihua Yu (communication author) team proposed the design of these new redox substances system molecular engineering program. The article provides a detailed synthesis strategy for modifying organometallic and organometallic redox substances in terms of solubility, oxidation-reduction potential and molecular size. And then introduced recent advances covering the reaction mechanism of the redox species classified by its molecular structure, the specific functionalization methods and electrochemical properties. Finally, the author analyzes the future development direction and challenge of this emerging research field.Molecular engineering of organic electroactive materials for redox flow batteries （Chem.Soc.Rev.,2017,DOI: 10.1039/C7CS00569E）8, Chemical Society Reviews Overview: Atomic level for energy storage and conversion Non-layered nanomaterialsFigure 8 Atomic-grade layered and non-layered nanomaterialsSince the discovery of graphene, the two-dimensional nanomaterials with large atomic thickness and large lateral dimension are highly studied because of their high specific surface area, heterogeneous electronic structure and attractive physical and chemical properties. Recently, Wulonggong University Dushi University academician (communication author) team comprehensively summed up the atomic thickness of non-layered nano-materials preparation method, studied its heterogeneous electronic structure, the introduction of electronic structure operation strategy, and outlined its energy storage and conversion Applications, with particular emphasis on lithium-ion batteries, sodium ion batteries, oxygen, CO2 reduction, CO oxidation reaction. Finally, based on the current research progress, put forward the future direction – in practical application to enhance the performance and new features to explore.Atomically thin non-layered nanomaterials for energy storage and conversion （Chem.Soc.Rev.,2017,DOI:10.1039/C7CS00418D）9, Chemical Reviews Overview: Electrochemical Applications in the Synthesis of Heterocyclic StructuresFigure 9 Mechanism of electro-induced cationic chain reactionThe heterocycle is one of the largest organic compounds to date, and the preparation and transformation of heterocyclic structures have been of great interest to organic chemistry researchers. Various heterocyclic structures are widely found in biologically active natural products, organic materials, agrochemicals and drugs. When people notice that about 70% of all drugs and agrochemicals have at least one heterocycle, people can not ignore them importance. Recently, Professor Zeng Chengchao of Beijing University of Technology (Correspondent Author) team reviewed the progress of electrochemical construction of heterocyclic compounds published by intramolecular and intermolecular cyclization since 2000.Use of Electrochemistry in the Synthesis of Heterocyclic Structures（Chem. Rev.,2017,DOI:10.1021/acs.chemrev.7b00271）
Quelle: Meeyou Carbide

Erstens die Entwicklung einer kurzen Geschichte. Die erste Stufe: 1945 bis 1951, die Erfindung der Kernspinresonanz und die theoretische und experimentelle Grundlage der Periode: Bloch (Stanford University, beobachtet im Wasserprotonensignal) und Purcell (Harvard University, beobachtet im Paraffin-Protonensignal) erhielt Nobelbonus. Die zweite Stufe: 1951 bis 1960 für die Entwicklungsperiode, deren Rolle von Chemikern und Biologen anerkannt wurde, um viele wichtige Probleme zu l?sen. 1953 erschien im ersten 30-MHz-Kernspinresonanzspektrometer; 1958 und früh in der Entstehung von 60MHz, 100MHz Instrument. Mitte der 1950er Jahre wurden 1H-NMR, 19F-NMR und 31P-NMR entwickelt. Die dritte Stufe: 60 bis 70 Jahre, Sprungperiode der NMR-Technologie. Die Puls-Fourier-Transformationstechnologie zur Verbesserung der Empfindlichkeit und Aufl?sung kann routinem??ig bei 13 ° C nuklear gemessen werden. Zweifrequenz- und Mehrfrequenzresonanztechnologie; Die vierte Stufe: Die Theorie und Technologieentwicklung der sp?ten 1970er Jahre reifen 1.200, 300, 500 MHz und 600 MHz supraleitende NMR-Spektrometer; 2, die Anwendung einer Vielzahl von Impulsreihen, in der Anwendung machte wichtig Entwicklung; 3, 2D-NMR erschienen; 4, Multi-Core-Forschung, kann auf alle Magnetkerne angewendet werden; 5, es gab "Kernspinresonanz-Bildgebungstechnologie" und andere neue Zweigdisziplinen. Zweitens der Hauptzweck: 1. Bestimmung und Best?tigung der Struktur, und manchmal kann die Konfiguration, Konformation2 bestimmen. Prüfung der Reinheit der Verbindung, Empfindlichkeit des Verdünners, Papierchromatographie hoch3. Eine Gemischanalyse, wie das Hauptsignal, überlappt sich nicht, ohne Trennung kann der Anteil des Gemisches bestimmt werden.4. Protonenaustausch, Rotation einer Einfachbindung, Umwandlung des Rings und andere chemische ?nderungen der Geschwindigkeit der Vermutung1. Der Spin des Kerns Von den Isotopen aller Elemente hat etwa die H?lfte der Kerne eine Spinbewegung. Diese Spin-Kerne sind Gegenstand der Kernspinresonanz. Spinquantum: Die Anzahl der Quantenzahlen, die die Spinbewegung des Kerns beschreiben, die eine ganze Zahl, eine halbe ganze Zahl oder eine Null sein kann. In den Elementen der Zusammensetzung der organischen Verbindung ist C, H, O, N das wichtigste Element. In seinen Isotopen sind 12C, 16O nicht magnetisch und unterliegen daher keiner Kernspinresonanz. 1H natürliche H?ufigkeit von gro?en, starken Magneten, leicht zu bestimmen, daher war die NMR-Studie haupts?chlich für das Proton. Die 13C-H?ufigkeit ist gering, nur 12C 1.1%, und die Signalempfindlichkeit ist nur ein Proton, um 1/64 zu erhalten. Daher ist die Gesamtempfindlichkeit von nur 1/6000 von 1H schwieriger zu bestimmen. In den letzten 30 Jahren wurde das Kernspinresonanzinstrument jedoch erheblich verbessert, kann in einem kurzen 13C-Spektrum gemessen werden und liefert mehr Informationen. Es ist zum Hauptmittel der NMR geworden. 1H, 19F, 31P natürliche H?ufigkeit einer gro?en, stark magnetischen und nuklearen Ladungsverteilung von sph?rischen, am einfachsten zu bestimmenden.2. Kernspinresonanzph?nomene ① Pr?zession: Spin mit einem bestimmten magnetischen Moment Unter Einwirkung des externen Magnetfelds H0 bildet dieser Kern einen Winkel für die kinematische Bewegung: ist die kinematische Pr?zessionsgeschwindigkeit, die proportional zu H0 (externe Magnetfeldst?rke) ist Spin Kern in der externen Magnetfeldorientierung: kein externes Magnetfeld, die Spinmagnetorientierung ist chaotisch. Der Magnetkern befindet sich im externen Magnetfeld H0 mit (2I + 1) -Orientierung. Der Spin des Magnetkerns im externen Magnetfeld kann analog zur Pr?zession (Pronation, Swing) des Gyroskops im Gravitationsfeld sein. ③ Bedingungen der KernspinresonanzDas Magnetresonanzmagnetfeld muss die Magnetkerne haben, das externe Magnetfeld und das HF-Magnetfeld. Die Frequenz des HF-Magnetfelds ist gleich der Pr?zessionsfrequenz des Spin-Kerns, und die Resonanz tritt vom Zustand niedriger Energie in den Zustand hoher Energie auf. ④ Ph?nomen der Kernspinresonanz: In vertikaler Richtung des externen Magnetfelds H0, Ein rotierendes Magnetfeld H1 wird an den Pr?zessionskern angelegt. Wenn die Rotationsfrequenz von H1 gleich der Rotationspr?zessionsfrequenz des Kerns ist, kann der Pr?zessionskern Energie von H1 absorbieren und vom Zustand niedriger Energie in den Zustand hoher Energie übergehen. Kernspinresonanz.3. S?ttigung und Entspannung Niedrigenergiekern ist nur 0,001% h?her als Hochenergiekern. Daher ist der Niedrigenergiezustandskern immer mehr als der Hochenergiekern, da ein so geringer überschuss die Absorption elektromagnetischer Wellen beobachten kann. Wenn die nukleare kontinuierliche Absorption elektromagnetischer Wellen, der ursprüngliche Niedrigenergiezustand allm?hlich verringert wird, wird die Intensit?t des Absorptionssignals geschw?cht und verschwindet schlie?lich vollst?ndig. Dieses Ph?nomen wird als S?ttigung bezeichnet. Wenn eine S?ttigung auftritt, ist die Anzahl der Kerne in den beiden Spinzust?nden genau gleich. Im externen Magnetfeld sind die niederenergetischen Kerne im Allgemeinen nuklearer als der hochenergetische Zustand, absorbieren die Energie der elektromagnetischen Welle und wandern in den hochenergetischen Zustand des Kerns, der durch eine Vielzahl von Energiemechanismen freigesetzt wird Rückkehr zum ursprünglichen Niedrigenergiezustand, dieser Prozess wird als Relaxation bezeichnet.4. Schildeffekt - chemische Verschiebung - idealer ResonanzzustandFür isolierte, blo?e Kerne ist ΔE = (h / 2π) γ · H; unter bestimmten H0 hat ein Kern nur eine ΔEΔE = E au?erhalb = hνNur die einzige Absorptionsfrequenz ν wie H0 = 2.3500 T, 1H-Absorptionsfrequenz von 100 MHz, 13C-Absorptionsfrequenz von 25,2 MHz② realer Kern: Abschirmungsph?nomenKern au?erhalb des Elektrons (nicht isoliert, nicht exponiert) In den Verbindungen: Die interatomare Bindung (Rolle) ist unterschiedlich, wie chemische Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen , elektrostatische Wechselwirkungen, intermolekulare Kr?fte Stellen Sie sich vor: In H0 = 2.3500 T ist das reale Magnetfeld aufgrund der ?u?eren Elektronen der Abschirmung in der Kernposition etwas kleiner als 2.3500 TResonanzfrequenz etwas h?her als 100 MHzWie viel ist es? 1H ist 0 bis 10 und 13C ist 0 bis 250. Die Wasserstoffkerne haben Elektronen au?erhalb und sie sto?en die Magnetfeldlinien des Magnetfelds ab. Für den Kern sind die umgebenden Elektronen abgeschirmt (Abschirmeffekt). Je gr??er die Dichte der Elektronenwolke um den Kern ist, desto gr??er ist der Abschirmeffekt, desto gr??er ist die entsprechende Erh?hung der Magnetfeldst?rke, um sie resonant zu machen. Die Elektronenwolkendichte um den Kern wird durch die verbundenen Gruppen beeinflusst, so dass die Kerne verschiedener chemischer Umgebungen unter unterschiedlichen Abschirmeffekten leiden und ihre Kernspinresonanzsignale auch an verschiedenen Stellen auftreten. ③ Wenn das Instrument mit 60 MHz oder 60 MHz gemessen wird Bei einem 100-MHz-Instrument betr?gt die elektromagnetische Wellenfrequenz des Protons der organischen Verbindung etwa 1000 Hz oder 1700 Hz. Bei der Bestimmung der Struktur erfordert die Notwendigkeit, die richtige Resonanzfrequenz zu bestimmen, h?ufig eine Genauigkeit von mehreren Hz, im Allgemeinen mit der geeigneten Verbindung als Standard zur Bestimmung der relativen Frequenz. Die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz der Standardverbindung und der Resonanzfrequenz eines Protons wird als chemische Verschiebung bezeichnet.5. H Informationen zur NMR-SpektroskopieDie Anzahl der Signale: Wie viele verschiedene Arten von Protonen sind im Molekül vorhanden? Die Position des Signals: Die elektronische Umgebung jedes Protons, die chemische Verschiebung. Die Intensit?t des Signals: Die Anzahl oder Anzahl der einzelnen Protonen. Split-Situation: Wie viele Es sind verschiedene Protonen vorhanden. Die chemische Verschiebung üblicher Arten organischer Verbindungen - induzierter Effekt - konjugierter Effekt. Der Konjugationseffekt ist schwach oder wird durch Protonenabschirmung aufgrund der Verschiebung der anisotropen π-Elektronen verst?rkt. Es ist schwierig, die chemische Verschiebung von H in Bezug auf pi-Elektronen zu erkl?ren und es ist schwierig, den Elektronegativit?ts-H-Schlüsseleffekt ROH, RNH2 in 0,5-5, ArOH in 4-7, den ?nderungsbereich und den Einfluss vieler Faktoren zu erkl?ren; Wasserstoffbrückenbindung mit Temperatur, L?sungsmittel, Konzentration ?ndert sich erheblich, Sie k?nnen die Struktur und die Ver?nderungen im Zusammenhang mit Wasserstoffbrückenbindungen verstehen. ⑤ L?sungsmitteleffektBenzol bildet mit DMF einen Komplex. Die Elektronenwolke des Benzolrings zieht die positive Seite des DMF an und weist die negative Seite zurück. α-Methyl befindet sich im Abschirmbereich, die Resonanz bewegt sich zum Hochfeld; und β-Methyl befindet sich im Maskierungsbereich, die Resonanzabsorption bewegt sich in das niedrige Feld und das Ergebnis ist, dass die beiden Absorptionspeakpositionen vertauscht sind.
Quelle: Meeyou Carbide