Оглавление
Глава 1 Введение
1.1 Обзор борида вольфрама
1.2 Предпосылки исследования и значение борида вольфрама
1.3 Историческое развитие борида вольфрама
1.4 Структура и инструкции книги «Борид вольфрама»
Глава 2 Химические и физические свойства борида вольфрама
2.1 Химический состав борида вольфрама (WB, WB ₂ , W₂ B и т.д.)
2.2 Кристаллическая структура и характеристики связей борида вольфрама 2.3 Термодинамика и стабильность борида вольфрама
2.4 Электрические и магнитные свойства борида вольфрама
2.5 Механические свойства борида вольфрама (твердость, вязкость)
Глава 3. Теоретическое исследование борида вольфрама
3.1 Анализ теории функционала плотности (DFT) борида вольфрама
3.2 Электронная структура и зонная теория борида вольфрама
3.3 Поверхностные и интерфейсные свойства борида вольфрама
3.4 Дефекты и эффекты легирования борида вольфрама
3.5 Применение компьютерного моделирования борида вольфрама
Глава 4. Сырье и ресурсы борида вольфрама
4.1 Минеральные ресурсы вольфрама и бора в сырье борида вольфрама
4.2 Технология очистки сырья борида вольфрама
4.3 Глобальная цепочка поставок борида вольфрама и геополитическое влияние
4.4 Устойчивость ресурсов борида вольфрама и заменители
Глава 5 Технология получения борида вольфрама
5.1 Высокотемпературный твердофазный синтез борида вольфрама
5.2 Химическое осаждение из газовой фазы (CVD) борида вольфрама
5.3 Плазменный синтез борида вольфрама
5.4 Механическое легирование и шаровое измельчение борида вольфрама
5.5 Получение наноматериалов борида вольфрама
5.6 Оптимизация процесса и масштабирование производства борида вольфрама
Глава 6 Контроль качества и проверка борида вольфрама
6.1 Анализ химического состава борида вольфрама (ИСП-МС, РФА)
6.2 Определение кристаллической структуры борида вольфрама (РД, ТЭМ)
6.3 Морфология поверхности и анализ размера частиц борида вольфрама (СЭМ, АСМ)
6.4 Эксплуатационные испытания борида вольфрама (твердость, проводимость)
6.5 Стандарт качества борида вольфрама (ISO, GB/T)
Глава 7 Применение борида вольфрама в твердых покрытиях
7.1 Преимущества покрытия борида вольфрама в плане эксплуатационных характеристик
7.2 Применение покрытия борида вольфрама в режущих инструментах
7.3 Применение покрытия борида вольфрама в формах
7.4 Подготовка и оптимизация покрытия борида вольфрама
7.5 Эксплуатационные характеристики покрытия борида вольфрама в условиях износа и коррозии
7.6 Рынок и будущие тенденции в области покрытий из борида вольфрама
Глава 8 Применение борида вольфрама в высокотемпературных материалах
8.1 Высокотемпературные детали из борида вольфрама для аэрокосмической промышленности
8.2 Применение борида вольфрама в высокотемпературных печах и тепловых барьерах
8.3 Теплопроводность и свойства теплового расширения борида вольфрама
8.4 Окислительная и коррозионная стойкость борида вольфрама в условиях высоких температур
8.5 Технология получения высокотемпературных материалов на основе борида вольфрама
8.6 Перспективы применения и проблемы высокотемпературных материалов на основе борида вольфрама
Глава 9 Применение борида вольфрама в электронных устройствах
9.1 Применение борида вольфрама в проводящих пленках
9.2 Применение борида вольфрама в электродных материалах
9.3 Применение борида вольфрама в датчиках
9.4 Потенциал борида вольфрама в полупроводниковых приборах
9.5 Технология изготовления электронных приборов из борида вольфрама
9.6 Тенденции рынка и развития электронных приборов на основе борида вольфрама
Глава 10 Катализ и химическое применение борида вольфрама
10.1 Применение борида вольфрама в электрокатализе
10.2 Применение борида вольфрама в фотокатализе
10.3 Применение борида вольфрама в катализе химических реакций
10.4 Поверхностная химия и активные центры катализаторов на основе борида вольфрама
10.5 Приготовление и оптимизация катализатора на основе борида вольфрама
10.6 Промышленные перспективы и проблемы каталитического применения борида вольфрама
Глава 11 Биомедицинское применение борида вольфрама
11.1 Применение борида вольфрама в биомедицинских покрытиях
11.2 Применение наночастиц борида вольфрама для доставки лекарств
11.3 Применение борида вольфрама в биосенсорах
11.4 Биосовместимость и безопасность борида вольфрама
11.5 Технология получения биомедицинских материалов на основе борида вольфрама
11.6 Перспективы и проблемы биомедицинского применения борида вольфрама
Глава 12 Энергетическое применение борида вольфрама
12.1 Применение борида вольфрама в аккумуляторных материалах
12.2 Применение борида вольфрама в топливных элементах
12.3 Применение борида вольфрама в солнечных элементах
12.4 Потенциал борида вольфрама в материалах для хранения водорода
Технология получения энергетических материалов на основе борида вольфрама
12.6 Тенденции рынка и развития энергетических применений борида вольфрама
Глава 13 Механическое и структурное применение борида вольфрама
13.1 Применение борида вольфрама в износостойких покрытиях
13.2 Применение борида вольфрама в режущих инструментах
13.3 Применение борида вольфрама в конструкционных композиционных материалах
13.4 Механические свойства и микроструктура борида вольфрама
13.5 Технология получения механических материалов на основе борида вольфрама
13.6 Тенденции рынка и развития механических применений борида вольфрама
Глава 14. Индустриализация и анализ рынка борида вольфрама
14.1 Обзор мирового рынка борида вольфрама
14.2 Анализ себестоимости и цен на производство борида вольфрама
14.3 Технология индустриализации и крупномасштабное производство борида вольфрама
14.4 Распределение рынка борида вольфрама в основных отраслях промышленности
14.5 Анализ конкуренции и заменителей на рынке борида вольфрама
14.6 Будущие тенденции и политические последствия индустриализации борида вольфрама
Глава 15 Стандарты и нормативные требования для борида вольфрама
15.1 Обзор международных стандартов, относящихся к бориду вольфрама
15.2 Экологические и технические правила для борида вольфрама
15.3 Нормативные требования к бориду вольфрама в биомедицинской сфере
15.4 Процесс испытаний и сертификации борида вольфрама
15.5 Анализ региональных различий в стандартизации борида вольфрама
15.6 Проблемы и будущее развитие соответствия нормативным требованиям по бориду вольфрама
Глава 16 Охрана окружающей среды и устойчивое развитие борида вольфрама
16.1 Оценка воздействия на окружающую среду производства борида вольфрама
16.2 Экологичная технология производства борида вольфрама
16.3 Обработка и переработка отходов борида вольфрама
16.4 Вклад борида вольфрама в устойчивую энергетику
16.5 Углеродный след и стратегии сокращения выбросов борида вольфрама
16.6 Политика и рыночные факторы, способствующие устойчивому развитию производства борида вольфрама
Глава 17. Интеллектуальные и цифровые технологии применения борида вольфрама
17.1 Оптимизация искусственного интеллекта в производстве борида вольфрама
17.2 Применение борида вольфрама в интеллектуальных датчиках
17.3 Технология цифрового контроля качества борида вольфрама
17.4 Потенциал борида вольфрама в прослеживаемости блокчейна
17.5 Пример интеллектуального производства борида вольфрама
17.6 Будущие тенденции интеллектуализации и цифровизации борида вольфрама
Глава 18. Будущие направления исследований и перспективы технологий борида вольфрама
18.1 Исследование нового метода синтеза борида вольфрама
18.2 Потенциал борида вольфрама в электронных устройствах следующего поколения
18.3 Прорывные направления катализа на основе борида вольфрама и энергетических технологий
18.4 Инновационные применения борида вольфрама в биомедицинской области
18.5 Границы интеллектуального и экологичного производства борида вольфрама
18.6 Глобальное сотрудничество и технические проблемы в исследовании борида вольфрама
Приложение
Приложение 1: Термины и сокращения, относящиеся к бориду вольфрама
1.1 Термины, связанные с боридом вольфрама
1.2 Сокращения, относящиеся к бориду вольфрама
Приложение 2: Ссылки на борид вольфрама
2.1 Научная литература по бориду вольфрама
2.2 Патентная литература по бориду вольфрама
2.3 Стандарты и правила по бориду вольфрама
Приложение 3: Технический паспорт борида вольфрама
3.1 Физические свойства борида вольфрама
3.2 Параметры процесса производства борида вольфрама
3.3 Индекс эксплуатационных характеристик борида вольфрама
Глава 1. Введение в борид вольфрама
Борид вольфрама (например, WB, WB ₂ , W₂ B ) является типом высокопроизводительного борида переходного металла. Благодаря своей превосходной твердости (>30 ГПа ) , высокой температурной стабильности (>2000 °C) и превосходной химической инертности он показал широкий потенциал применения в твердых покрытиях, высокотемпературных материалах, электронных устройствах и новых энергетических областях (глава 7.1, глава 9.1). Эта глава предоставляет читателям всестороннюю вводную перспективу, подробно описывая обзор, исследовательский фон и значение, историческое развитие и структуру борида вольфрама, закладывая основу для углубленного обсуждения в последующих главах (главы 2–17). Содержание этой главы объединяет техническое накопление CTIA GROUP LTD в производстве и применении борида вольфрама, стремясь предоставить справочную информацию для академических исследований, промышленного развития и разработки политики.
1.1 Обзор борида вольфрама
Борид вольфрама — это класс соединений, состоящих из вольфрама (W) и бора (B ). Распространенные формы включают моноборид (WB), диборид (WB ₂ ) и пентаборид (W₂ B ) . Его химический состав и кристаллическая структура придают ему уникальные физические и химические свойства (глава 2, 2.1). Твердость по Моосу борида вольфрама может достигать 9,5, что близко к алмазу (10), а твердость по Виккерсу (HV) находится в диапазоне 30–40 ГПа , что намного превышает традиционные цементированные карбиды (такие как WC, ~20 ГПа ) . Его температура плавления достигает 2600–2800 °C, а его теплопроводность составляет около 20–50 Вт /( м · K ) , что позволяет ему хорошо работать в высокотемпературных средах (например, в аэрокосмических компонентах, глава 8, 8.1). Кроме того, электропроводность (~10 ⁴ См/см) и химическая стабильность (стойкость к кислотной и щелочной коррозии, pH 2–12) борида вольфрама подтверждают его применение в электродных материалах и носителях катализаторов (глава 9, 9.2, глава 10, 10.1).
Кристаллическая структура борида вольфрама разнообразна. WB обычно орторомбическая (пространственная группа Cmcm ) , WB₂ гексагональная (P6₃/mmc), а W₂B тетрагональная (I4/mcm). Эти структуры определяют его анизотропные механические и электрические свойства (глава 2.2). Например, модуль сжатия WB₂ вдоль оси c может достигать 600 ГПа , что подходит для износостойких покрытий (глава 7.2). Синтез борида вольфрама в основном достигается посредством высокотемпературной твердофазной реакции (>1500 °C), химического осаждения из газовой фазы (CVD) или механического легирования (главы 5.1–5.4). Компания CTIA GROUP LTD использует плазменную технологию (глава 5.3) для эффективного производства наноразмерного порошка WB₂ (размер частиц <50 нм) с чистотой >99,9% и годовой производительностью 500 тонн.
Области применения борида вольфрама охватывают традиционные отрасли (например, покрытия инструментов, Глава 7, 7.1) и передовые технологии (например, наносенсоры , Глава 10, 10.3). Ожидается, что в 2024 году мировой рынок борида вольфрама составит около 200 миллионов долларов США, а к 2030 году он, как ожидается, достигнет 500 миллионов долларов США, при среднегодовом темпе роста 15% (Глава 14, 14.5). Продукция из борида вольфрама компании CTIA GROUP LTD широко используется в твердых покрытиях и высокотемпературных материалах для удовлетворения потребностей аэрокосмической и энергетической промышленности (Глава 8, 8.1, Глава 9, 9.4). Однако токсичность борида вольфрама (вдыхание пыли может вызвать фиброз легких, Глава 13, 13.1) и высокие производственные затраты (~200 долл. США/кг, Глава 14, 14.2) по-прежнему требуют дальнейшего изучения и оптимизации.
1.2 Предпосылки исследования и значение борида вольфрама
Исследования борида вольфрама обусловлены спросом на высокопроизводительные материалы, особенно для применения в экстремальных условиях (таких как высокая температура, высокое давление и сильная коррозия). В начале 20-го века цементированные карбиды (такие как WC) доминировали на рынке износостойких материалов, но их высокотемпературные характеристики были ограничены (<1000°C), что способствовало исследованию боридов переходных металлов (глава 8, 8.4). Борид вольфрама стал идеальным кандидатом на замену традиционной керамики (такой как Al₂O ₃ , SiC ) и металлических сплавов (например, сплавов на основе Ni) из-за его высокой твердости, термической стабильности и химической инертности.
1.2.1 Предпосылки академического исследования
Теоретические исследования борида вольфрама сосредоточены на его электронной структуре и механических свойствах (глава 3, 3.1–3.2). Расчеты теории функционала плотности (DFT) показывают, что сильные ковалентные связи WB и сетка BB WB ₂ делают его твердость близкой к твердости сверхтвердых материалов (таких как c-BN). В 2024 году во всем мире было опубликовано около 500 статей SCI, связанных с боридом вольфрама, в которых основное внимание уделялось влиянию легирования (например, Ti, Zr) на твердость и стойкость к окислению (глава 3, 3.4). Лаборатория, поддерживаемая CTIA GROUP LTD, оптимизировала вязкость разрушения нанопокрытий WB (~5 МПа·м¹/², глава 11, 11.1) с помощью моделирования молекулярной динамики (MD), что обеспечило теоретическую основу для промышленного применения.
1.2.2 Значимость промышленного применения
Значение борида вольфрама в промышленности отражено в:
- Износостойкие покрытия : покрытия WB₂ (толщиной 2–5 мкм ) имеют коэффициент трения <0,3 на режущих инструментах и продлевают срок службы инструмента на 50% (глава 7.1).
- Высокотемпературные материалы : WB имеет стойкость к окислению <1 мг/см²·ч при 2000°C, подходит для турбинных лопаток (глава 8.1).
- Энергетическое поле : WB₂ используется в качестве отрицательного электрода литиевых батарей с емкостью ~200 мАч /г и циклической стабильностью >1000 раз (глава 9.2). Технология покрытия боридом вольфрама компании CTIA GROUP LTD была применена в аэрокосмических компонентах с годовым объемом производства более 100 миллионов юаней (глава 14.3).
1.2.3 Социальная и экологическая значимость
Разработка борида вольфрама способствует эффективному использованию ресурсов и зеленому производству (глава 16.4). Его высокая прочность снижает частоту замены материалов и снижает выбросы углерода (~0,5 тонн CO₂ / тонна покрытия, глава 16.2). CTIA GROUP LTD принимает модель круговой экономики для переработки отходов порошка борида вольфрама (степень переработки>30%) и сокращения добычи вольфрама (глава 16.3). Однако потенциальные риски для здоровья от пыли борида вольфрама (глава 13.1) требуют строгих правил безопасности, таких как MSDS CTIA GROUP LTD (глава 13.6), чтобы гарантировать, что предел профессионального воздействия (OEL) составляет <0,1 мг/м³.
1.3 Историческое развитие борида вольфрама
Исследование и применение борида вольфрама прошли путь от базовой разведки до индустриализации. Ниже приведены основные вехи (см. Таблицу 1.3):
- 1900–1950: Раннее открытие
В 1910 году борид вольфрама был впервые синтезирован в лаборатории путем реакции порошка вольфрама с бором в электродуговой печи (>2000 °C), что подтвердило существование WB и W ₂ B. В 1930-х годах рентгеновская дифракция (XRD) выявила его кристаллическую структуру (глава 2.2), заложив теоретическую основу. - 1950–1980: Промышленные исследования
В 1955 году борид вольфрама был опробован для износостойких покрытий, но был ограничен технологией синтеза (выход <50%) и высокой стоимостью (~ $500/кг). В 1970 году высокотемпературный твердофазный синтез (глава 5.1) позволил достичь массового производства WB ₂ , а испытания на твердость (HV~35 ГПа ) показали, что он превосходит WC. - 1980–2000: Технологические прорывы
В 1985 году химическое осаждение из паровой фазы (CVD, Глава 5, 5.2) было использовано для получения покрытий WB толщиной 1–10 мкм и коэффициентом трения 0,4. В 1995 году был синтезирован нано-борид вольфрама (размер частиц <100 нм) методом механического сплавления (Глава 5, 5.4), что открыло применение нанотехнологий (Глава 10, 10.1). - 2000–2020: Разнообразные приложения
В 2005 году WB₂ использовался в электродах литиевых батарей (глава 9.2) с емкостью 180 мАч /г. В 2015 году CTIA GROUP LTD разработала плазменный синтез (глава 5.3) для производства нано WB₂ (чистота >99,8%), при этом стоимость снизилась до 200 долл./кг. В 2020 году датчики на основе борида вольфрама (глава 10.3) достигли обнаружения NO₂ (<1 ppm). - 2020–2025: интеллектуализация и экологизация
В 2024 году CTIA GROUP LTD внедрит ИИ для оптимизации производства борида вольфрама (глава 17, 17.5), увеличения выхода на 20% и снижения потребления энергии на 15% (<500 кВтч/тонну). В 2025 году ее MSDS на борид вольфрама (глава 13, 13.6) будет обновлен для соответствия стандартам REACH и GB/T (глава 15, 15.2), что поддержит глобальный экспорт.
READ MORE: Энциклопедия борида вольфрама
Customized R&D and Production of Tungsten, Molybdenum Products
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD have been working in the tungsten industry for nearly 30 years, specializing in flexible customization of tungsten and molybdenum products worldwide, which are tungsten and molybdenum design, R&D, production, and overall solution integrators with high visibility and credibility worldwide.
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD provide products mainly including: tungsten oxide products, such as tungstates such as APT/WO3; tungsten powder and tungsten carbide powder; tungsten metal products such as tungsten wire, tungsten ball, tungsten bar, tungsten electrode, etc.; high-density alloy products, such as dart rods, fishing sinkers, automotive tungsten crankshaft counterweights, mobile phones, clocks and watches, tungsten alloy shielding materials for radioactive medical equipment, etc.; tungsten silver and tungsten copper products for electronic appliances. Cemented carbide products include cutting tools such as cutting, grinding, milling, drilling, planing, wear-resistant parts, nozzles, spheres, anti-skid spikes, molds, structural parts, seals, bearings, high-pressure and high-temperature resistant cavities, top hammers, and other standard and customized high-hardness, high-strength, strong acid and alkali resistant high-performance products. Molybdenum products include molybdenum oxide, molybdenum powder, molybdenum and alloy sintering materials, molybdenum crucibles, molybdenum boats, TZM, TZC, molybdenum wires, molybdenum heating belts, molybdenum spouts, molybdenum copper, molybdenum tungsten alloys, molybdenum sputtering targets, sapphire single crystal furnace components, etc.
For more information about tungsten chemical products please visit the website: tungsten-powder.com
If you are interested in related products, please contact us:
Email: sales@chinatungsten.com
Tel: +86 592 5129696 / 86 592 5129595
