К тугоплавким металлам относятся: ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ | это... Что такое ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ?

Содержание

2.2.4. Тугоплавкие металлы

Ктугоплавким относятся металлы с температурой плавления выше 1700°С: вольфрам, молибден, тантал, ниобий, хром, цирконий, рений. Чаще всего их получают методами порошковой металлургии с использованием электровакуумных технологий выплавки и очистки.

Применение тугоплавких металлов:

•изделия электровакуумной техники;

•нагревательные элементы;

•испарители в установках термического осаждения для получения тонких высокопроводящих и резистивных пленок;

•тонкопленочные резисторы;

•термопары для измерения высоких температур.

Все тугоплавкие металлы при нагревании на воздухе до температур выше 600°С интенсивно окисляются с образованием летучих оксидов. Поэтому в качестве нагревательных элементов они работают в вакууме или в защитной инертной среде, например в аргоне. Тугоплавкие металлы имеют ничтожно малое давление насыщенных паров — важное качество для материала испарителя при получении тонких пленок.

Вольфрам (W) — наиболее тугоплавкий из всех металлов (Тпл = 3400°С), имеет высокую твердость, хорошую проводимость

(ρ = 0,055 мкОм·м).

Вольфрам — один из важнейших материалов электровакуумной техники. Благодаря волокнистой структуре, приобретаемой в результате обработки ковкой и волочением, тонкая вольфрамовая проволока диаметром до 0,01мм обладает высокой гибкостью. Вольфрам — основной материал для изготовления нитей ламп накаливания. Однако проволока и спирали из чистого вольфрама при высоких температурах становятся хрупкими вследствие процессов рекристаллизации, сопровождающихся интенсивным ростом зерна до размеров поперечного сечения проволоки. Для улучшения свойств чистого вольфрама в него вводят различные присадки. Оксид тория Th3O3 замедляет процесс рекристаллизации и препятствует росту зерна, добавки оксидов кремния SiO2 и алюминия Al2O3 улучшают формоустойчивость вольфрамовой проволоки. В элек-

тровакуумном производстве применяют вольфрам марок ВА (с кремне-алюминиевой присадкой) и ВТ (с присадкой оксида тория).

Из вольфрама изготовляют катоды высокого напряжения мощных генераторных ламп, рентгеновских трубок с рабочей температурой 2200…2800 К. Вольфрамовые катоды обладают стабильной эмиссией электронов и способностью работать в высоком вакууме. Катоды из торированного вольфрама ВТ имеют более высокие эмиссионные свойства.

Вольфрам обладает наименьшим температурным коэффициентом линейного расширения среди всех чистых металлов (αl =

= 4,4 10-6К-1). Это свойство используется для изготовления термически стойких спаев вольфрама с тугоплавкими стеклами.

Вольфрам и его сплавы с молибденом, иридием, рением используют также для нагревательных элементов, работающих при температурах выше 1200°С, и для высокотемпературных термопар. Благодаря высокой твердости, дугостойкости, электроэрозионной стойкости и низкой свариваемости вольфрам широко используется в высоконагруженных разрывных контактах.

Молибден (Mo) — аналог вольфрама, но несколько менее тугоплавкий (Тпл = 2620°С) и менее твердый. Отожженный молибден с мелкозернистой структурой значительно пластичнее вольфрама, он широко используется для различных деталей сложной конфигурации. Среди всех тугоплавких металлов молибден обладает наименьшим удельным сопротивлением (ρ = 0,05 мкОм·м).

Молибден используется для нагревательных элементов в высокотемпературных (до 1700°С) электрических печах, работающих в защитной атмосфере. Из молибдена изготовляют сетки и электроды электронных ламп и другие вспомогательные детали электровакуумных приборов (крючки, нити, подвески), работающие в напряженном тепловом режиме.

для нитей накаливания электроламп и катодов подогрева, так как они имеют более высокие механические свойства, чем чистый вольфрам, хотя и более низкие допустимые рабочие температуры.

Рений (Re) — редкий и тяжелый металл с температурой плавления, близкой к температуре плавления вольфрама (Тпл = 3180°С). Рений твердый и прочный, как вольфрам, и пластичный, как молибден, имеет высокое удельное сопротивление (ρ = 0,214 мкОм·м), стоек к дуге постоянного тока. Рений часто применяют в сплавах для высоконагруженных разрывных контактов, например, сплавы W+15…20%Re отличаются повышенной износостойкостью.

Рений и его сплавы с вольфрамом применяют в производстве электровакуумных приборов взамен вольфрама, так как он меньше испаряется в атмосфере водорода, отличается более длительным сроком службы. Re- и W-Re-сплавы используются для термопар до 2500…2800°С в защитной среде.

Врадиоэлектронике рений применяют для защиты от коррозии

иизноса деталей из меди, вольфрама и молибдена. Тонкие пленки рения используются для прецизионных резисторов в интегральных схемах.

Тантал (Та) по тугоплавкости несколько уступает вольфраму (Тпл = 3000°С), но значительно превосходит его по пластичности, что позволяет изготовлять фасонные детали, проволоку и фольгу толщиной до 10 мкм. Тантал образует на поверхности плотную оксидную пленку Та2О5, устойчивую до температуры 1500°С. Это свойство используется при производстве электролитических и тонкопленочных конденсаторов высокой удельной емкости, получаемых путем анодного оксидирования.

Тантал широко используется в электровакуумной технике для ответственных деталей: анодов и сеток генераторных ламп, катодов накаливания. Благодаря своей способности поглощать газы в диапазоне температур 600…1200°С, тантал применяют в вакуумной аппаратуре в качестве стабилизатора высокого вакуума (геттера). Тантал используется также в тонкопленочных технологиях при производстве резисторов. На воздухе происходит активное растворение азота в танталовой пленке с образованием нитридной пленки Та2N, обладающей высокой стабильностью свойств.

Ниобий (Nb) — металл, близкий по свойствам к танталу, но более легкоплавкий (Тпл = 2500°С), обладает высокой газопоглощающей способностью в температурном интервале 400…900°С. Поэтому в электровакуумных приборах детали из ниобия одновременно выполняют функции геттера. У ниобия среди всех тугоплавких металлов наименьшая работа выхода электронов, его применяют в качестве катодов накаливания в мощных генераторных лампах.

Среди всех химических элементов ниобий обладает самой высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние (Тсв = = 9,2 К). Поэтому ниобий, как и тантал (Тсв = 4,5 К), применяют в криогенной технике.

Хром (Cr) обладает сравнительно невысокой температурой плавления (Тпл = 1900°С) по сравнению с другими тугоплавкими металлами, но в противоположность остальным металлам этой группы является весьма распространенным в земной коре. Его отличительная особенность — высокая стойкость к окислению, поэтому хром используется для защитных покрытий изделий (хромирование), в том числе эксплуатируемых при повышенных температурах.

Хром обладает хорошей адгезионной способностью к стеклу, керамике, ситаллам и хорошо совместим с другими проводящими материалами. Поэтому технология осаждения тонких пленок хрома на подложку широко используется в микроэлектронике при изготовлении резисторов, адгезионных подслоев для контактных площадок

итокопроводящих соединений.

Сверхпроводимость — это состояние вещества, характеризуемое отсутствием электрического сопротивления. Сверхпроводимость наблюдается у ряда металлов и сплавов при температурах, близких к абсолютному нулю. Температура перехода в сверхпрово-

дящее состояние называется критической температурой сверхпроводимости — Тсв.

При температуре ниже Тсв электрический ток, наведенный в сверхпроводящем контуре, будет циркулировать бесконечно долго, не убывая, при условии поддержания низкой температуры. Удель-

ное сопротивление материала в сверхпроводящем состоянии составляет порядка 10-25 Ом·м, что в 1017 раз меньше, чем у меди.

Физическая природа сверхпроводимости. Впервые явление сверхпроводимости было обнаружено у ртути (Тсв = 4,2 К) голландским физиком Камерлинком-Онессом в 1911 г. Современная теория сверхпроводимости, основанная на квантовых представлениях, была предложена в 1957 г. американскими учеными Бардиным, Купером и Шриффером. Значительный вклад в развитие теории сверхпроводимости внесли работы советского академика Н.Н.Боголюбова.

В металле свободные электроны, движущиеся в среде положительно заряженных ионов, взаимодействуют с тепловыми колебаниями решетки, обмениваясь с ней квантами тепловой энергии — фононами, при этом электроны могут поглощать или отдавать энергию, т. е. изменять свой импульс. Обмен фононами между электронами при участии решетки происходит непрерывно. В результате обменного фононного взаимодействия пара электронов с разными импульсами и антипараллельными спинами испытывают взаимное притяжение и образуют так называемую куперовскую пару.

Рассмотрим упрощенную схему (рис. 9). Электрон 1, движущийся между ионами, притягивает ближайшие ионы, создавая по траектории движения локальную зону повышенной плотности положительного заряда. Электрон 2, движущийся вслед за первым, притягивается этой зоной. В результате, косвенным образом, через решетку, между электронами возникают силы притяжения. Силы притяжения невелики, парные образования слабо локализованы в пространстве, они постоянно распадаются и создаются, образуя электронный конденсат.

При низких температурах (<Тсв) энергия тепловых колебаний решетки чрезвычайно мала и спаренные электроны не рассеиваются на дефектах структуры. Особенность куперовских пар — их импульсная упорядоченность. Электронные волны, описывающие движение пар, имеют одинаковую длину и фазу. Фактически движение всех электронных пар можно рассматривать как распространение одной электронной волны, которая не рассеивается решеткой, «обтекает» дефекты структуры.

Рис. 9. Схема образования электронных пар в сверхпроводнике

При температуре абсолютного нуля все электроны, расположенные вблизи уровня Ферми, связаны в пары. При повышении температуры часть электронных пар распадается. Неспаренные электроны переходят с основных уровней на возбужденные, и их движение затрудняется рассеянием на дефектах структуры. При температуре Тсв происходит полный разрыв всех куперовских пар, и состояние сверхпроводимости исчезает.

Сверхпроводники обладают специфическими магнитными свойствами. Поскольку электроны с противоположно направленными спинами связаны в пары, результирующий спиновый момент пары равен нулю, и сверхпроводник становится идеальным диамагнетиком. Как всякие диамагнетики, сверхпроводники выталкиваются из магнитного поля. Внешнее магнитное поле совершенно не проникает в толщину образца, затухая в тончайшем поверхностном слое (10-7…10-8 м). Эффект выталкивания выражен столь сильно, что с помощью магнитного поля можно удерживать постоянный магнит над кольцом из сверхпроводящего материала. Однако состояние сверхпроводимости может быть разрушено, если напряженность магнитного поля превысит некоторое критическое значение Нсв.

В настоящее время известно более 30 металлов, обладающих сверхпроводимостью при криогенных температурах, и более 1000

сверхпроводниковых сплавов и химических соединений различных элементов. Параметры некоторых сверхпроводниковых материалов представлены в табл. 5.

			Таблица 5
Свойства сверхпроводниковых материалов

Сверхпровод-	Критическая	Сверхпровод-	Критическая
Сверхпровод-	температура Тсв,	Сверхпровод-	температура Тсв,
ники	К	ники	К
	К		К
Элементарные:		Сплавы:
Ir	0,14	35БТ	8,7
Al	1,2	65БТ	9,7
In	3,4	Химические соединения:
Sn	3,7	Химические соединения:
Sn	3,7
Hg	4,2	V3Ga	14,8
Ta	4,5	V3Si	17
V	5,3	Nb3Sn	18,3
Pb	7,2	Nb3Ga	20,3
Nb	9,4	Nb3Ge	24,3

По характеру перехода материала из сверхпроводящего состояния в состояние обычной электропроводимости под действием магнитного поля различают сверхпроводники I и II рода. У сверхпроводников I рода этот переход происходит скачкообразно, как только напряженность поля достигнет критического значения. Сверхпроводники II рода переходят из одного состояния в другое постепенно. Большинство чистых металлов являются сверхпроводниками I рода с критическими температурами перехода ниже 4,2 К.

К сверхпроводникам II рода из чистых металлов можно отнести ниобий и ванадий. Из всех элементов, способных переходить в сверхпроводящее состояние, самую высокую критическую температуру перехода имеет ниобий — 9,4 К. К сверхпроводникам II рода относятся все интерметаллидные соединения и сплавы. Наиболее высокими критическими параметрами (значениями температуры перехода, критической напряженности магнитного поля и допустимых токов) обладают сплавы и соединения ниобия. Например, по проволоке из станнида ниобия Nb3Sn в полях с индукцией примерно 10 Тл можно пропускать ток с плотностью выше 109 А/м2 (103 А/мм2). Практическое использование нашли сверхпроводящие сплавы с высоким содержанием ниобия: 65БТ (63…68%Nb + 22…26%Ti +

8,5…11,5%Zr) и 35БТ (60…64%Ti + 33,5…36,5%Nb + 1,7…4,3%Zr).

Например, сплав 65БТ имеет критическое значение плотности тока

2,8.106 А/м2.

В 1986 г. было обнаружено явление высокотемпературной сверхпроводимости, которой обладают некоторые виды керамики на основе редкоземельных металлов с характерным расположением атомов. Например, соединения лантана La2-xМхСuО4 (где М = Ва, Sr) переходят в сверхпроводящее состояние при температуре, близкой к температуре жидкого азота. В сплавах иттрия YВа2Сu3О7 переход в сверхпроводящее состояние происходит при температуре — 173°С и выше.

Разрабатываются новые материалы, обладающие большей плотностью тока и более высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние. Перспективными в этом отношении являются так называемые висмутовые системы с химической формулой Bi2Sr2Са2Сu2Ох, температура перехода которых достигает -158°С.

Сверхпроводящие элементы и устройства находят все более широкое применение в самых различных областях науки и техники. Для достижения сверхпроводящего состояния в этих устройствах используется среда жидкого гелия или более дешевый хладоагент — жидкий водород.

Одно из главных применений сверхпроводников связано с получением сверхсильных магнитных полей напряженностью свыше 107 А/м. Это позволяет изготовлять обмотки мощных генераторов, электрических машин и трансформаторов с малой массой, размерами и очень высоким КПД. В сверхпроводящих системах не требуется внешний источник питания. Они применяются также для кабелей мощных линий электропередач, волноводов с малым затуханием, устройств памяти и управления. Сверхпроводники используют для изготовления мощных магнитов (например, поезда на магнитной подушке), криогенных гироскопов, якорь которых «плавает» в магнитном поле (опоры без трения).

Тугоплавкие металлы — список и область применения

Оглавление:

Тугоплавкий металл Тугоплавкие металлы имеют температуру плавления не менее 2200 ° С, то есть выше, чем температура плавления железа, никеля, кобальта и их сплавов. К тугоплавким металлам, применяемым в технологии, относятся металлы со следующими точками плавления: с: ниобий 2468, молибден 2610,Тантал 2996, вольфрам 3410. Все эти металлы имеют кристаллическую решетку ОЦК и не претерпевают фазовых превращений.

Несмотря на высокую температуру плавления, эта структура характеризуется относительно низким сопротивлением ползучести с меньшей плотностью по сравнению с решеткой ГЦК. Еще одним недостатком всех тугоплавких металлов является их низкая термостойкость и необходимость использования различных покрытий для защиты их от окисления при высоких температурах. Используйте молибденовый,

вольфрамовый сплав и силицидные термодиффузионные мембраны. Людмила Фирмаль

Кроме того, сплавы на основе молибдена и вольфрама недостаточно технологичны, плохо деформируются и свариваются. Сплавы тантала и ниобия не имеют этих недостатков. Использование танталовых сплавов сдерживается высокой стоимостью и редкостью металлов. В дальнейшем в качестве конструкционных материалов используются сплавы на основе ниобия, а также твердое упрочнение раствором вольфрама и дисперсионное упрочнение карбидом Mes

. Основными областями применения тугоплавкого металлического сплава являются конструкционные элементы высокотемпературных газоохладительных реакторов и термоядерных реакторов, где в дальнейшем конденсаторы хорошо известны как материалы ламп накаливания и тантала, как космические аппараты с ядерными источниками энергии, так и как прототермоэлектрический материал прото-вольфрама. Однако следует отметить, что возможности суперсплава приближаются к своим пределам.

Поэтому в будущем тугоплавкие металлы могут быть использованы в качестве турбин или огнеупоров при условии, что новые достижения в металлургических процессах и технологиях переработки смогут придать этим материалам необходимые эксплуатационные качества. Сплав ниобия и циркония (1 мас.%) характеризуется хорошей технологичностью и малым сечением захвата тепловых нейтронов. Он содержит жидкий металл и может использоваться при температуре 980-1200°C.

It широко применяется в ядерной системе, работающей при температуре окружающей среды… читать дальше Благодаря высокому электрическому сопротивлению сплав с 392% вольфрама 3% рения используется в лампах накаливания. Молибден, легированный с небольшими добавками титана (0,5%) и циркония (0,1%), иногда используется в качестве литейных стержней и вставок при литье под давлением стали, алюминия, цинка и меди. Инструментальный материал изотермически напрессованный большой турбинный диск В некоторых специальных конструкциях используются так называемые псевдосплавы, состоящие из взаимно нерастворимых компонентов с различными точками плавления.

Предварительно спеченный вольфрамовым порошком перфорированный каркас пропитывают при температуре 1200-1250 с жидким металлическим компонентом состава-медью или серебром. Людмила Фирмаль

Для повышения стойкости к окислению было проведено хромирование пористых литых сплавов. Свойства W-Cu и W-A G псевдосплава могут быть широко варьированы путем варьирования состава композиции(фиг. 17.10). Псевдосплавы имеют лучшую тепловую и электрическую проводимость, чем чистый вольфрам. Теплопроводность чистого вольфрама при температуре 1000 ° C составляет 120 Вт/(м/К), а псевдосплава W-20%(об. ) Си-135 Вт/(К М). Испарение меди при температурах выше 2000 ″ с практически не изменяет разницы между эксплуатационными характеристиками чистого вольфрама и псевдосплавов.

Тепловые затраты на испарение меди и пограничный слой, обогащенный парами меди, значительно снижают тепловой поток и коррозионное воздействие продуктов сгорания топлива из материала. В ракетной технике и электротехнике используются псевдосплавы W-Cu и w-Ag. Он используется для изготовления сопловых вкладышей ракетных двигателей, работающих на твердом топливе, многие другие компоненты работают под воздействием мощных тепловых потоков.

Плавление и испарение меди с относительно низкой температурой плавления сопровождается значительным поглощением тепла, что предотвращает перегрев тугоплавкого вольфрамового каркаса. Пока поры содержат жидкий металл, температура псевдосплава, независимо от величины теплового потока, действующего на материал, не может подняться выше его температуры кипения. Рис 17.10. Зависимость механических свойств от концентрации меди псевдосплава W-si (данные В. С. Зуева) 393w-Cu и w-N i-Cu псевдосплавы-электрод контактного сварочного аппарата для контактной, тугоплавкой и цветной сварки металлов для выключателей высокого давления, работающих в неокислительной среде или масле, сопло для сварки плазмотрона из вольфрамовой меди с соотношением пустот 50%, пористый, 10% (обмотка).)

Si, 200 работают в течение 10 минут с током почти не теряют веса, но масса сопла из пористого вольфрама уменьшается на 2,2%. Повышение стойкости пористого ложного сплава железа связано с образованием на рабочей поверхности пленки оксида меди, которая защищает вольфрам. Псевдосплав W-a g используется для изготовления электрических контактов сварочных аппаратов, оптических выключателей, авиационного оборудования, стартеров, вибраторов, преобразователей тока. Для вакуумной работы можно использовать самосмазывающиеся подшипники, которые спечены из вольфрамового порошка и пропитаны серебром, золотом, оловом, древесным сплавом.

Смотрите также:

Учебник по материаловедению

Тугоплавкие металлы

К тугоплавким относятся металлы с температурой плавления выше 1700°С: вольфрам, молибден, тантал, ниобий, хром, цирконий, рений. Чаще всего их получают методами порошковой металлургии с использованием электровакуумных технологий выплавки и очистки.

Применение тугоплавких металлов:

• изделия электровакуумной техники;

• нагревательные элементы;

• испарители в установках термического осаждения для получения тонких высокопроводящих и резистивных пленок;

• тонкопленочные резисторы;

• термопары для измерения высоких температур.

Все тугоплавкие металлы при нагревании на воздухе до температур выше 600°С интенсивно окисляются с образованием летучих оксидов. Поэтому в качестве нагревательных элементов они работают в вакууме или в защитной инертной среде, например в аргоне. Тугоплавкие металлы имеют ничтожно малое давление насыщенных паров важное качество для материала испарителя при получении тонких пленок.

Вольфрам (W) наиболее тугоплавкий из всех металлов (Тпл = 3400°С), имеет высокую твердость, хорошую проводимость (ρ = 0,055 мкОм·м).

Вольфрам один из важнейших материалов электровакуумной техники. Благодаря волокнистой структуре, приобретаемой в результате обработки ковкой и волочением, тонкая вольфрамовая проволока диаметром до 0,01мм обладает высокой гибкостью. Вольфрам основной материал для изготовления нитей ламп накаливания. Однако проволока и спирали из чистого вольфрама при высоких температурах становятся хрупкими вследствие процессов рекристаллизации, сопровождающихся интенсивным ростом зерна до размеров поперечного сечения проволоки. Для улучшения свойств чистого вольфрама в него вводят различные присадки. Оксид тория Th3O3 замедляет процесс рекристаллизации и препятствует росту зерна, добавки оксидов кремния SiO2 и алюминия Al2O3 улучшают формоустойчивость вольфрамовой проволоки. В электровакуумном производстве применяют вольфрам марок ВА (с кремне-алюминиевой присадкой) и ВТ (с присадкой оксида тория).

= 4,4⋅10-6К-1). Это свойство используется для изготовления термически стойких спаев вольфрама с тугоплавкими стеклами.

Молибден (Mo) аналог вольфрама, но несколько менее тугоплавкий (Тпл = 2620°С) и менее твердый. Отожженный молибден с мелкозернистой структурой значительно пластичнее вольфрама, он широко используется для различных деталей сложной конфигурации. Среди всех тугоплавких металлов молибден обладает наименьшим удельным сопротивлением (ρ = 0,05 мкОм·м).

Большое практическое значение имеют сплавы вольфрама с молибденом, которые образуют структуру твердого раствора во всем диапазоне концентраций. Сплавы, содержащие 45%Мо, обладают максимальным удельным сопротивлением и твердостью, высокой эрозионной стойкостью. Их применяют для высоконагруженных контактов в защитной среде. W-Mo-сплавы используют также для нитей накаливания электроламп и катодов подогрева, так как они имеют более высокие механические свойства, чем чистый вольфрам, хотя и более низкие допустимые рабочие температуры.

Рений (Re) редкий и тяжелый металл с температурой плавления, близкой к температуре плавления вольфрама (Тпл = 3180°С). Рений твердый и прочный, как вольфрам, и пластичный, как молибден, имеет высокое удельное сопротивление (ρ = 0,214 мкОм·м), стоек к дуге постоянного тока. Рений часто применяют в сплавах для высоконагруженных разрывных контактов, например, сплавы W+15…20%Re отличаются повышенной износостойкостью.

Рений и его сплавы с вольфрамом применяют в производстве электровакуумных приборов взамен вольфрама, так как он меньше испаряется в атмосфере водорода, отличается более длительным сроком службы. Reи W-Re-сплавы используются для термопар до

2500…2800°С в защитной среде.

В радиоэлектронике рений применяют для защиты от коррозии и износа деталей из меди, вольфрама и молибдена. Тонкие пленки рения используются для прецизионных резисторов в интегральных схемах.

Ниобий (Nb) металл, близкий по свойствам к танталу, но более легкоплавкий (Тпл = 2500°С), обладает высокой газопоглощающей способностью в температурном интервале 400…900°С. Поэтому в электровакуумных приборах детали из ниобия одновременно выполняют функции геттера. У ниобия среди всех тугоплавких металлов наименьшая работа выхода электронов, его применяют в качестве катодов накаливания в мощных генераторных лампах. Среди всех химических элементов ниобий обладает самой высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние (Тсв = 9,2 К). Поэтому ниобий, как и тантал (Тсв = 4,5 К), применяют в

криогенной технике.

Хром (Cr) обладает сравнительно невысокой температурой плавления (Тпл = 1900°С) по сравнению с другими тугоплавкими металлами, но в противоположность остальным металлам этой группы является весьма распространенным в земной коре. Его отличительная особенность высокая стойкость к окислению, поэтому хром используется для защитных покрытий изделий (хромирование), в том числе эксплуатируемых при повышенных температурах.

Материал взят из книги Электротехнические материалы (Л.Г. Петрова)

Свойства и области применения чистых тугоплавких металлов » Все о металлургии

22. 09.2015

Общие краткие сведения

До недавнего времени тугоплавкие металлы — ванадий, хром, ниобий, тантал, молибден и вольфрам применялись главным образом для легирования сплавов на основе таких металлов, как железо, никель, кобальт, алюминий, медь, и в очень ограниченном количестве в других областях промышленности, например в электроламповой и химической промышленности.
Для легирования было вполне достаточно иметь металлы с содержанием 1—2% примесей. Тугоплавкие металлы с таким содержанием примесей чрезвычайно хрупки и не пригодны для использования в качестве конструкционных материалов. Однако пластичность тугоплавких металлов возрастает с повышением их чистоты, и проблема их применения в качестве конструкционных материалов стала вполне реальной после разработки методов получения этих металлов с очень малым содержанием примесей.
Тугоплавкие металлы получают обычно восстановлением их солей или окислов активными металлами или водородом, а также электролизом.
Ванадий получают восстановлением его пятиокиси кальцием или треххлористого ванадия магнием или кальцием. Наиболее чистый ванадий получают йодидным способом, а также электролитическим рафинированием в расплавленных солях.
Простым способом получения достаточно чистого хрома является электролитическое осаждение его из водных растворов. Электролитический хром содержит, однако, довольно значительные количества кислорода и водорода. Весьма чистый хром получают йодидным методом, а также вакуумной дистилляцией и водородным рафинированием технически чистого хрома.
Ниобий встречается в природе обычно вместе с танталом. Поэтому при получении этих металлов в чистом виде необходимо тщательное их разделение. После разделения чистый тантал получают восстановлением его фтортанталата натрием или другими активными металлами. Ниобий извлекают из карбида или окиси ниобия, которые образуются при разделении тантала и ниобия. Ниобий возможно также получить электролизом фторниобата калия и восстановлением пентахлорида ниобия водородом. Для окончательной очистки тантал и ниобий переплавляют в глубоком вакууме.
Молибден и вольфрам получают восстановлением их очищенных окислов, хлоридов или аммониевых солей водородом.
Необходимо отметить, что после извлечения из руд большинство тугоплавких металлов имеет форму порошка или губки. Поэтому для получения их в компактной форме применяют методы порошковой металлургии, дуговую плавку, а в последнее время — весьма эффективную электронно-лучевую плавку.

Физические и химические свойства чистых тугоплавких металлов

Рассматриваемые здесь тугоплавкие металлы относятся к подгруппам VA (ванадий, ниобий и тантал) и VIA (хром, молибден и вольфрам).
Некоторые физические свойства чистых тугоплавких металлов приведены в табл. 25.

Из других физических свойств чистых тугоплавких металлов следует отметить сравнительно небольшое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов: у ниобия 1,1, у молибдена 2,4, у хрома 2,9 и у вольфрама 4,7 барна. Чистейшие вольфрам и молибден при температурах вблизи абсолютного нуля — сверхпроводники.
Это относится также и к ванадию, ниобию и танталу, температуры перехода которых в сверхпроводящее состояние соответственно равны 5,9 и 4,5° К.
Химические свойства чистых тугоплавких металлов весьма различны. Хром при комнатной температуре устойчив к действию воздуха и воды. С повышением температуры активность хрома возрастает и он непосредственно соединяется с галогенами, азотом, углеродом, кремнием, бором и рядом других элементов, а в кислороде сгорает.
Ванадий химически активен. Он начинает взаимодействовать с кислородом, водородом и азотом уже при температурах выше 300° С. С галогенами ванадий реагирует непосредственно при нагревании до 150—200° С.
Молибден при комнатной температуре устойчив на воздухе и в кислороде, но при нагревании выше 400° С начинает интенсивно окисляться. Он химически не реагирует с водородом, но слабо поглощает его. Молибден активно взаимодействует с фтором при обычной температуре, с хлором начинает взаимодействовать при 180° С, а с парами йода он почти не реагирует.
Вольфрам также устойчив на воздухе и в кислороде при комнатной температуре, но сильно окисляется при нагревании выше 500° С. С водородом вольфрам не реагирует вплоть до температуры плавления. Он реагирует с фтором при комнатной температуре, с хлором — при температуре выше 300° С и очень трудно взаимодействует с парами йода.
Из рассматриваемых металлов чистые тантал и ниобий характеризуются наиболее высокой коррозионной стойкостью. Они устойчивы в соляной, серной, азотной и других кислотах и несколько менее в щелочах. Во многих средах чистый тантал по своей химической стойкости приближается к платине. Характерной особенностью тантала и ниобия является их способность поглощать большие количества водорода, азота и кислорода. При нагревании выше 500° С эти металлы интенсивно окисляются на воздухе.
Для возможности применения тугоплавких металлов при повышенных температурах особое значение имеет их склонность к окислению. Из рассматриваемых металлов лишь чистый хром обладает высоким сопротивлением окислению. Все остальные тугоплавкие металлы интенсивно окисляются при температурах выше 500—600° С. Высокая стойкость хрома к окислению обусловлена образованием на его поверхности плотной тугоплавкой окисной пленки, которая защищает металл от дальнейшего окисления. На поверхности остальных тугоплавких металлов не образуется защитных окисных пленок.
Окислы молибдена и ванадия очень легкоплавки (температуры их плавления соответственно 795 и 660° С) и летучи. Окислы ниобия, тантала и вольфрама имеют сравнительно высокие температуры плавления (соответственно 1460, 1900 и 1470° С), но их удельные объемы значительно превышают удельные объемы соответствующих металлов. По этой причине окисные пленки даже при весьма небольшой их толщине растрескиваются и отслаиваются от металла, открывая доступ кислороду к его чистой поверхности.

Механические свойства чистых тугоплавких металлов и влияние примесей на эти свойства

Так как все описываемые тугоплавкие металлы обладают объемноцентрированной решеткой, их механические свойства имеют ряд особенностей, характерных для металлов с такой структурой. Механические свойства тугоплавких металлов (прочность на разрыв, пластичность, твердость) сильно зависят от наличия в них примесей. Отрицательное влияние даже ничтожных количеств примесей на их пластические свойства исключительно велико.
Решающую роль в изменении механических характеристик объемноцентрированных металлов играют такие примеси внедрения, как углерод, азот, кислород, водород, входящие в междуузельные пространства.
Так, в молибдене, плавленном в дуговой печи, содержание углерода можно снизить до 0,01 %, а содержание газов можно довести до очень малых величин, например кислорода до 1 части на миллион. Такой пруток может быть согнут без разрушения до температуры порядка -50° С, а при ударном испытании ломается.
Зонной плавкой содержание углерода в молибдене можно снизить с 0,01 до 0,002% и ниже. При ударном испытании зонноочищенные прутки сохраняют свою пластичность до -140° С. Отсюда ясно следует, что пластичность молибдена (а также других тугоплавких металлов) есть функция их чистоты в отношении примесей внедрения. Освобожденные от этих примесей молибден и другие тугоплавкие металлы легко выдерживают холодную обработку (прокатку, штамповку и другие подобные операции).
Весьма сильно влияет степень очистки молибдена от кислорода на температуру перехода в хрупкое состояние: при 0,01 % O2 она равна плюс 300° С, при 0,002% O2 — плюс 25° С, а при 0,0001%) O2 — минус 196° С.
В настоящее время (методом зонной плавки с электронно-лучевым нагревом) выращивают большие монокристаллы молибдена длиной порядка 500 мм и сечением 25х75 мм. В этих монокристаллах достигнута высокая чистота материала с общим содержанием примесей внедрения меньше 40 частей на 1 миллион. Такие монокристаллы чистейшего молибдена характеризуются очень высокой пластичностью вплоть до температуры жидкого гелия.
Монокристалл молибдена может быть изогнут без разрушения на 180 град., из монокристалла молибдена диаметром 12 мм холодной деформацией можно получить проволоку диаметром 30 мкм и длиной 700—800 м или фольгу толщиной 50 мкм, которая может быть подвергнута холодной штамповке с вытяжкой, что очень важно для получения ряда ответственных деталей электровакуумных приборов.
Подобным же методом получают монокристаллы других тугоплавких металлов — вольфрама, ванадия, ниобия, тантала. Вольфрам производится в настоящее время методом электронно-лучевой зонной плавки в форме монокристаллов диаметром около 5 мм и длиной около 250 мм высокой плотности и чистоты (99,9975% W). Такой вольфрам пластичен даже при температуре — 170° С.
Полученные электронно-лучевой плавкой монокристаллы вольфрама выдерживают изгиб вдвое при комнатной температуре, что свидетельствует об очень низкой температуре перехода этого металла из пластичного в хрупкое состояние. Для обычного вольфрама начало перехода в хрупкое состояние находится при температуре выше 700° С.
Вольфрамовые монокристаллы легко выдерживают холодную обработку и применяются в настоящее время для изготовления проволоки, пруткового материала, листов и других полуфабрикатов. Монокристаллический ниобий может деформироваться при комнатной температуре до 90% обжатия и сохраняет достаточно высокую пластичность при температуре жидкого азота (-194°С). Монокристалл тантала, обжатый на 80%, при изготовлении проволоки также обладает еще достаточной пластичностью.
Превосходная пластичность, минимальное упрочнение при нагартовке, высокая коррозионная стойкость и хорошая стабильность характерны для высокочистых тугоплавких металлов, получаемых в форме монокристаллов методом электронно-лучевой зонной плавки. Ванадий, ниобий и тантал в виде поликристаллических слитков электронно-лучевой плавки или очищенных зонной плавкой монокристаллов даже при очень глубоком охлаждении не переходят в хрупкое состояние.

Применение чистых тугоплавких металлов

Применение чистых тугоплавких металлов (а в дальнейшем они будут, очевидно, применяться только в таком виде) развивается по двум главным направлениям: 1) для сверхзвуковой авиации, управляемых снарядов, ракет и космических кораблей; 2) для электронной техники. В обоих случаях необходимы чистейшие металлы, обладающие весьма высокой пластичностью, что, как мы видели выше, достигается глубокой очисткой тугоплавких металлов от примесей внедрения.
Жаропрочные стали и сплавы на никелевой и кобальтовой основе, которые могут работать при температурах 650—870° С, уже не удовлетворяют требованиям сверхзвуковой авиации и ракетной техники. Необходимы материалы, обладающие достаточно длительной прочностью при температурах выше 1100°С. Такими материалами и являются чистые тугоплавкие металлы (или сплавы на их основе), способные к пластической деформации.
Для изготовления обшивки сверхзвуковых самолетов и ракет требуются листы из чистых молибдена и ниобия, обладающие большей удельной прочностью, чем тантал и вольфрам, до 1300° С.
В более тяжелых условиях работают детали воздушно-реактивных, ракетных и турбореактивных турбин. Для изготовления этих деталей, работающих при температурах до 1370° С, целесообразно применять чистые молибден и ниобий, но при более высоких температурах пригодны лишь тантал и вольфрам. Для работы при температуре выше 1370° С наибольший интерес представляет чистый тантал и его сплавы, которые имеют сравнительно высокую пластичность при таких температурах, а по жаропрочности не уступают вольфраму.
В наиболее жестких условиях работают детали газовых турбин. Для таких деталей наиболее подходят чистый ниобий и сплавы на его основе, обладающие приемлемым сопротивлением окислению.
Чистейшие тугоплавкие металлы находят разнообразное применение в электронной и вакуумной технике. Тантал является хорошим геттером и широко используется при производстве электровакуумных радиоламп. Ниобий применяется в электровакуумной технике для изготовления анодов, сеток, трубок и других деталей. Молибден и вольфрам используют в электровакуумных приборах и радиолампах для изготовления нитей накаливания, электродов, крючков, подвесок, анодов и сеток.
Высокочистые и беспористые монокристаллы вольфрама находят применение в качестве подогревателей катодов в электровакуумных приборах, для электрических контактов, в вакуумных переключателях, в вводах в вакуумные установки — там, где отсутствие газов является важным фактором.
Чистые тугоплавкие металлы, изготовляемые с применением электронно-лучевой плавки, найдут непосредственное применение в производстве миниатюрных электронных приборов. Интерес представляют покрытия из чистых тугоплавких металлов, получаемые напылением или термическим разложением соединений тугоплавких металлов.
Чистые ванадий и ниобий благодаря малому поперечному сечению захвата тепловых нейтронов успешно применяются и в ядерной энергетике. Из ванадия изготовляют тонкостенные трубы для атомных реакторов, оболочки тепловыделяющих элементов, так как он не сплавляется с ураном и имеет хорошую теплопроводность и достаточную коррозионную стойкость.
Чистый ниобий не взаимодействует с расплавленным натрием и висмутом, которые часто применяют в качестве теплоносителей, и не образует с ураном хрупких соединений.
Чистый тантал благодаря его высокой коррозионной стойкости применяют для изготовления деталей химической аппаратуры, работающих в кислых агрессивных средах, например при производстве искусственного волокна. В последнее время тантал здесь часто заменяют чистым ниобием, который дешевле и более распространен в природе. Аналогичные области применения имеет и чистый хром. Этими примерами далеко не исчерпываются все расширяющиеся области применения чистейших тугоплавких металлов.

Получение чистых пластичных циркония и гафния
Отделение (очистка) циркония от гафния
Свойства и области применения чистого циркония
Получение чистого пластичного титана
Свойства и области применения чистого титана
Получение чистого марганца
Получение чистого кобальта
Получение чистого никеля
Получение чистого железа
Свойства и области применения чистых металлов подгруппы железа

Свойства тугоплавких металлов и сплавов

Металлы, которые плохо поддаются расплавке, называются тугоплавкими. Технически в эту группу входят пять основных и 9 дополнительных элементов периодической системы. Основными тугоплавкими металлами признаются те, что имеют температуру расплава больше 2-х тысяч градусов по Цельсию. Это ниобий, рений, тантал, молибден и вольфрам. К дополнительным тугоплавким металлоэлементам принято относить те из них, чья температура плавления составляет порядка 1700-1850 градусов по Цельсию. Это три элемента четвертого периода (титан, ванадий, хром), три элемента пятого периода (цирконий, рутений, родий) и три элемента шестого периода (гафний, осмий, иридий).

Столь высокая тугоплавкость металлов достигается благодаря строению их атомов. В них находятся электроны двух видов: обычные s-электроны и особые d-электроны. Последние, благодаря своему близкому расположению, делают связи между атомами очень прочными. Прочными настолько, что металл требуется нагреть на пару тысяч градусов, чтобы разорвать эти связи.

С химической точки зрения такие металлы похожи. Они легко образуют естественные хим. соединения, потому найти их в чистом виде не возможно. На открытом воздухе вступают в реакцию с кислородом, однако при нормальных температурах реакция идет вяло, а на поверхности металла образует защитная пленка. Зато если неплавкий металл нагреть, реакция ускорится во много раз, а материал будет подвержен коррозии, станет хрупким и потеряет часть своих природный свойств. Похожим образом на некоторые неплавкие металлы действуют углерод, водород и азот. Именно поэтому тугоплавкие материалы предпочитают использовать в вакууме, оградив от влияния «опасных» веществ.

Такие похожие химически, физические свойства тугоплавких металлов весьма различны, что обусловлено разностью форм их кристаллических решеток. У одних она гексагональная, а у других — кубическая, объемно центрированная. Отсюда и отличия в плотности, твердости и сопротивляемости сжатию.

Тугоплавкие металлы и сплавы

Однако исследования не стоят на месте, а потому сейчас большинство свойств тугоплавких элементов можно скорректировать путем их легирования, то есть получения сплавов. Сплавы на основе неплавких металлов сохраняют свою непревзойденную устойчивость к воздействия высоких температур и сопротивление к деформированию. При этом они еще и приобретают такие полезные свойства, как большая или меньшая пластичность, коррозионостойкость, жаропрочность, упругость и пр.

Две трети всех неплавких металлов получают из руды, а точнее их так называемых рудных концентратов. Это значит, что помимо основного элемента в руде находится множество вспомогательных. Прежде чем получится хоть грамм тугоплавкого элемента необходимо концентрат «распилить», химически очистить от всего ненужного, а затем восстановить или, как еще говорят, рафинировать. В зависимости от того, насколько чистый металл нужен, используют дугообразную, электронно-лучевую или плазменную плавку. В последней получаются металлы самого лучшего вида. Готовые тугоплавкие металлоэлементы представляют собой порошок или гранулы, правда иногда их сразу подвергают обработке и получают тугоплавкие заготовки — листы, пленку, трубы, нити и пр. Получением как заготовок, так и чистых металлов занимаются заводы тугоплавких металлов и сплавов. Один из старейших в России — ОАО «Опытный завод тугоплавких металлов и твёрдых сплавов» — работает в данной сфере с 48-го года XX века. Еще один советский, а ныне Узбекский завод — ОАО «УзКТЖМ», существует с 1956 года.

Применение тугоплавких металлов основано на максимально эффективном использовании их природных свойств. Среди отраслей народного хозяйства, прибегающих к помощи тугоплавких металлоэлементов, можно выделить строительство машин, судов, космических аппаратов и их деталей, атомную энергетику, ядерную промышленность и химическую промышленность, электроснабжение и металлургию. При этом практически нигде тугоплавкие металлоэлементы не используются «в живую», обычно для этих целей берут их различные сплавы.

Свойства самых тугоплавких металлов

Так самый тугоплавкий металл в мире (вольфрам) обычно легируется рением, торием, никелем при участии меди и/или железа. Первый делает сплав более коррозионстойким, второй — более надежным, а третий — придает небывалую плотность. Следует обратить внимание, что во всех сплавах вольфрама содержится не более 4/5. Из-за того, что вольфрам одновременно и твердый, и тугоплавкий его обычно применяют в электроснабжении, строении приборов, изготовлении оружия, снарядов, боеголовок и ракет. Более плотные сплавы (на базе никеля) применяют для производства клюшек для игры в гольф. Вольфрам образует и так называемые псевдосплавы. Дело в том, что в них металл не легируется, а наполняется жидким серебром или медью. За счет разницы в температурах расплава получаются лучшие тепло и электропроводные свойства.

Молибден в отличие от вольфрама можно легировать лишь не некоторые сотые долей и получать при этом отличные свойства. Основными легирующими элементами молибдена являются: титан+цирконий и вольфрам. С последним сплав получается чрезвычайно инертным, с большим сопротивлением. Это дает возможность использовать его для изготовления форм для литья цинковых деталей. Особое направления использования молибдена — в качестве легирующего элемента в стальных сплавах. Сплавы сталь+молибден обладают хорошей износостойкостью и невысокими показателями трения. Сталь+молибден применяют в для изготовления труб, трубных конструкций, автомобиле и машиностроении.

Ниобий и тантал как братья, всегда находятся рядом. И тот и другой применяют в изготовлении электролитических конденсаторов .Ниобий иногда также легируют гафнием и титаном, чтобы он не вступал в реакцию с кислородов во время нагрева. Отжиг ниобия позволяет получать металл с разными коэффициентами упругости и твердости. Ниобий можно встретить в электроснабжении, ракето- и судостроении, ядерной промышленности и пр. Тантал же благодаря своей инертности к кислотам используется в медицине и производстве высокоточной электроники.

Самый редкий и самый дорогой металл из представленных — рений. Его сложно добывать, поэтому в сплавах он выступает не в качестве основного элемента, а в качестве легирующего. Нередким является его применение с медью и платиной. Рений упрочняет такие образования и улучшает их способность к ковке. Используется в ядерной, химической (катализатор) и электронной промышленностях.

Использование полезных свойств тугоплавких металлов и сплавов рассматривается учеными всего мира, как весьма перспективное направление научных изысканий.

Наиболее тугоплавкий металл. Характеристика металлов олимпас-нк.рф » Бесплатный русский сервер Rift

Физические свойства металлов

Все металлы обладают следующими общими свойствами:

Цвет – серебристо-серый с характерным блеском. Исключение составляют: медь и золото. Они соответственно выделяются красноватым и желтым оттенком.
Агрегатное состояние – твердое тело, кроме ртути, которая является жидкостью.
Тепло- и электропроводность – для каждого вида металлов выражается по-разному.
Пластичность и ковкость – изменяющийся параметр в зависимости от конкретного металла.
Температура плавления и кипения – устанавливает тугоплавкость и легкоплавкость, обладает разными значениями для всех материалов.

Все физические свойства металлов зависят от строения кристаллической решетки, ее формы, прочности и пространственного расположения.

Тугоплавкость металлов

Этот параметр становится важным, когда возникает вопрос о практическом применении металлов. Для таких важных отраслей народного хозяйства, как авиастроение, кораблестроение, машиностроение, основой являются тугоплавкие металлы и их сплавы. Кроме этого, их используют для изготовления высокопрочного рабочего инструмента. Литьем и выплавкой получают многие важные детали и изделия. По прочности все металлы делятся на хрупкие и твердые, а по тугоплавкости их подразделяют на две группы.

Самый тугоплавкий металл в мире — Справочник металлиста

С древних времен человек научился обрабатывать и использовать в своей жизни металлы.

Какие-то из них подходят для изготовления посуды и других товаров народного потребления, из других, например нержавеющая сталь, делают оружие и медицинские инструменты.

А некоторые металлы и сплавы используются для строительства сложных технических механизмов, например космический корабль или самолет. Одной из характеристик, на которую обращают внимание при выборе того или иного материала, является его тугоплавкость.

Самый тугоплавкий металл вольфрам

Тугоплавкие и легкоплавкие металлы

Тугоплавкие – их температура плавления превышает точку плавления железа (1539 °C). К ним можно отнести платину, цирконий, вольфрам, тантал. Таких металлов всего несколько видов. На практике их применяется еще меньше. Некоторые не используются, так как они имеют высокую радиоактивность, другие – слишком хрупкие и не обладают нужной мягкостью, третьи – подвержены коррозии, а есть такие, что экономически невыгодные. Какой металл самый тугоплавкий? Как раз об этом пойдет речь в данной статье.
Легкоплавкие – это металлы, которые при температуре меньше или равной температуре плавления олова 231,9 °C могут изменить свое агрегатное состояние. Например, натрий, марганец, олово, свинец. Металлы применяются в радио- и электротехнике. Их часто используют для антикоррозийных покрытий и в качестве проводников.

Виды материалов

Огнеупорные материалы можно условно поделить по способу отдачи тепла:

Теплоотражающие – направлены на отражение инфракрасного излучения вовнутрь помещения;
Предотвращающие потерю благодаря своим физическим и химическим свойствам.

На видео- огнеупорные материалы для стен вокруг печей:

Но все они могут также различаться по типу сырья, из которых их производят:

С органическими компонентами, например, пенополистироловые материалы, правда их показатель огнеупорности весьма невелик, лучше всего они подходят для стен возле печей с небольшим нагревом;
Неорганические – это обширный класс негорючих материалов для изоляции самых различных по огнеупорности стен, в том числе и весьма горючих, таких как деревянные перекрытия. К ним относят каменную и базальтовую вату, спрессованную в большие по размерам плиты, вату из стекловолокна, легкие ячеисто-бетонные плиты с огнезащитными пропитками, сотопласты, вспененного перлита или вермикулита, полипропилена. Однако, такая красивая декоративная вещь, как листовой пластик Леруа Мерлен однозначно не подходит.
Смешанного типа – к ним можно отнести асбестоцементные огнеупоры, асбестоизвестковые или кремнеземные, вспененные из самых разных неорганических веществ.

Вольфрам – самый тугоплавкий металл

Это твердый и тяжелый материал с металлическим блеском, светло-серого цвета, обладающий высокой тугоплавкостью. Механической обработке поддается трудно. При комнатной температуре он является хрупким металлом и легко ломается. Вызвано это загрязнением его примесями кислорода и углерода. Технически чистый вольфрам при температуре более 400 градусов Цельсия становится пластичным. Проявляет химическую инертность, плохо вступает в реакции с другими элементами. В природе вольфрам встречается в виде сложных минералов, таких как:

шеелит;
вольфрамит;
ферберит;
гюбнерит.

Вольфрам получают из руды, применяя сложные химические переработки, в виде порошка. Используя методы прессования и спекания, изготовляют детали простой формы и бруски. Вольфрам — очень стойкий элемент к температурным воздействиям. Поэтому размягчить металл не могли в течение ста лет. Не имелось таких печей, которые могли бы разогреваться до нескольких тысяч градусов. Ученые доказали, что самым тугоплавким металлом является вольфрам. Хотя существует мнение, что сиборгий, по теоретическим данным, обладает большей тугоплавкостью, но утверждать твердо этого нельзя, так как он радиоактивный элемент и имеет маленький срок существования.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какова цена на ту или иную продукцию из тугоплавких металлов?

Мы изготавливаем изделия из тугоплавких металлов и сплавов по индивидуальным заказам наших клиентов. Цена зависит от множества факторов, среди которых: материал и марка, размеры и объем заказа, необходимость дополнительной термической обработки (например, отжига), состояние поверхности (очищенная / неочищенная, шлифованная, обточенная и т. д.) и многое другое. Приведем пример. Вы хотите купить вольфрамовый пруток. Казалось бы, простая позиция. Но даже в пределах одного наименования существует масса вариантов, которые существенно влияют на цену. К примеру, один шлифованный вольфрамовый пруток D6х2000 мм будет стоить практически в два раза дороже, чем 100 кг нешлифованного вольфрамового прутка D6x1000 мм (из расчета на 1 кг продукции). Кроме того, рыночные цены на сырье меняются каждый день, как меняется и курс рубля по отношению к иностранным валютам, а эти показатели играют ключевую роль при формировании цены готовой продукции.
Таким образом, формирование некоего единого прайс-листа с ценами на тугоплавкие металлы не представляется возможным. Каждому коммерческому предложению предшествует серьезный расчет, что позволяет дать взвешенное предложение каждому клиенту.

Каков срок изготовления продукции из тугоплавких металлов?

Как и в случае с ценой, назвать единые сроки для всех видов продукции нельзя. Производство тугоплавких металлов и сплавов — это достаточно трудоемкий технологический процесс, требующий неукоснительного соблюдения всех условий производства для обеспечения стабильного качества. Кроме того, срок изготовления включает в себя и логистическую составляющую, т.е. время, необходимое на транспортировку сырья и продукции.

В среднем срок изготовления простого проката и заготовок из тугоплавких металлов, таких как пруток, лист, плита, пластина, лента, полоса, проволока, составляет 30 рабочих дней. Данный срок может быть немного скорректирован в зависимости от загруженности производства, наличия или отсутствия того или иного сырья и заготовок и прочих факторов.

Если мы говорим об изделиях из вольфрама, молибдена, тантала или ниобия по индивидуальным чертежам заказчика, срок изготовления такой продукции сильно зависит от сложности самого изделия.

Ну а если запрашиваемая Вами продукция уже имеется в наличии на нашем складе, то обычно ее подготовка к отгрузке занимает не более 1-2 рабочих дней.

Осуществляете ли вы доставку?

Разумеется, по желанию заказчика мы осуществляем доставку поставляемой нами продукции до склада заказчика или в любую другую точку. Мы пользуемся услугами ведущих транспортных компаний, действующих в России. По Вашему желанию, мы можем использовать рекомендованную Вами транспортную компанию.

Доставка за рубеж, а также в закрытые административно-территориальные образования и на прочие спец. объекты может иметь ряд специфических особенностей. Доставка в такие точки оговаривается индивидуально.

Как будет упакована продукция?

В зависимости от вида, количества и массы товара могут быть применены разные виды упаковки. В большинстве случаев это деревянные ящики. Если в ящике несколько позиций, пространство между ними в обязательном порядке заполняется мягким упаковочным материалом: вспененным полиэтиленом или пенопластом. Это очень важно, учитывая тот факт, что большинство тугоплавких металлов, особенно вольфрам и молибден, являются очень хрупкими при комнатной температуре.

Листы, фольгу полосы и ленты мы оборачиваем в упаковочную бумагу и/или в стрейч-пленку для предотвращения порчи поверхностей.

Наша упаковка всегда соответствует требованиям технических условий и ГОСТ на соответствующую продукцию.

Исторические сведения

Знаменитый шведский химик Карл Шееле, имеющий профессию аптекаря, в небольшой лаборатории, проводя многочисленные опыты, открыл марганец, барий, хлор и кислород. А незадолго до смерти в 1781 году выявил, что минерал тунгстен является солью неизвестной тогда кислоты. После двух лет работы его ученики, два брата д’Элуяр (испанские химики), выделили из минерала новый химический элемент и назвали его вольфрамом. Только через столетие вольфрам – самый тугоплавкий металл — произвел настоящий переворот в промышленности.

Режущие свойства вольфрама

В 1864 году английский ученый Роберт Мюшет использовал вольфрам как легирующую добавку к стали, которая выдерживала красное каление и еще больше увеличивала твердость. Резцы, которые изготовляли из полученной стали, увеличили скорость резания металла в 1,5 раза, и она стала составлять 7,5 метра в минуту.

Работая в этом направлении, ученые получали все новые технологии, увеличивая скорость обработки металла с использованием вольфрама. В 1907 году появилось новое соединение вольфрама с кобальтом и хромом, которое стало основоположником твердых сплавов, способных увеличивать скорость резания. В настоящее время она возросла до 2000 метров в минуту, и все это благодаря вольфраму – самому тугоплавкому металлу.

Применение вольфрама

Этот металл обладает сравнительно высокой ценой и тяжело обрабатывается механическим способом, поэтому применяют его там, где невозможно заменить другими, сходными по свойствам материалами. Вольфрам прекрасно выдерживает высокие температуры, имеет значительную прочность, наделен твердостью, упругостью и тугоплавкостью, поэтому находит широкое использование во многих областях промышленности:

Металлургической. Она является основным потребителем вольфрама, который идет на производство высокого качества легированных сталей.
Электротехнической. Температура плавления самого тугоплавкого металла составляет почти 3400 °C. Тугоплавкость металла позволяет применять его для производства нитей накаливания, крючков в осветительных и электронных лампах, электродов, рентгеновских трубок, электрических контактов.

Машиностроительной. Благодаря повышенной прочности сталей, содержащих вольфрам, изготавливают цельнокованые роторы, зубчатые колеса, коленчатые валы, шатуны.
Авиационной. Какой самый тугоплавкий металл используют для получения твердых и жаропрочных сплавов, из которых делают детали авиационных двигателей, электровакуумных приборов, нити накаливания? Ответ прост – это вольфрам.
Космической. Из стали, содержащей вольфрам, производят реактивные сопла, отдельные элементы для реактивных двигателей.
Военной. Высокая плотность металла позволяет изготавливать бронебойные снаряды, пули, броневую защиту торпед, снарядов и танков, гранаты.
Химической. Стойкая вольфрамовая проволока против кислот и щелочей используется для сеток к фильтрам. С помощью вольфрама меняют скорость химических реакций.
Текстильной. Вольфрамовая кислота используется как краситель для тканей, а вольфрамит натрия применяют для производства кожи, шелка, водоустойчивых и огнестойких тканей.

Приведенный перечень использования вольфрама в разных областях индустрии указывает на высокую ценность этого металла.

Свойства

Чтобы понимать, где лучше использовать материал, нужно знать свойства тугоплавких металлов. Из них изготавливаются детали для промышленного оборудования, техники и электроники. Характеристики тяжелых тугоплавких металлов будут описаны ниже.

Физические свойства

Характеристики:

Плотность — до 10000 кг/м3. У вольфрама этот показатель достигает 19000 кг/м3.
Средняя температура плавления — 2500 градусов по Цельсию. Самая высокая температура плавления металла у вольфрама — 3390 градусов.
Удельная теплоёмкость — 400 Дж.

Тугоплавкие предметы не выдерживают ударов и падений.

Химические свойства

Химические свойства:

Это твердые вещества, обладающие высокой химической активностью.
Прочная межатомная структура.
Сопротивляемость длительному воздействию кислот и щелочей.
Высокий показатель парамагнитности.

Эти материалы имеют некоторые недостатки. Главным из них является трудный процесс обработки и изготовления продукции из него.

Получение сплавов с вольфрамом

Вольфрам, самый тугоплавкий металл в мире, часто используют для получения сплавов с другими элементами для улучшения свойств материалов. Сплавы, которые содержат вольфрам, как правило, получают по технологии порошковой металлургии, так как при общепринятом способе все металлы превращаются в летучие жидкости или газы при его температуре плавления. Процесс сплавления проходит в вакууме или в атмосфере аргона, чтобы избежать окисления. Смесь, состоящую из металлических порошков, прессуют, спекают и подвергают плавке. В некоторых случаях только вольфрамовый порошок подвергают прессовке и спеканию, а затем пористую заготовку насыщают расплавом другого металла. Сплавы вольфрама с серебром и медью получают именно таким способом. Даже небольшие добавки самого тугоплавкого металла увеличивают жаростойкость, твердость и стойкость к окислению в сплавах с молибденом, танталом, хромом и ниобием. Пропорции в этом случае могут быть совершенно любыми в зависимости от потребностей промышленности. Более сложные сплавы, зависящие от соотношения компонентов с железом, кобальтом и никелем, имеют следующие свойства:

не тускнеют на воздухе;
обладают хорошей химической стойкостью;
имеют отличные механические свойства: твердость и износоустойчивость.

Довольно сложные соединения образует вольфрам с бериллием, титаном и алюминием. Они выделяются устойчивостью при высокой температуре к окислению, а также жаропрочностью.

Какой металл считается самым тугоплавким

Металл с давних времён используются человеком в различных сферах деятельности. Чтобы получить качественное металлическое изделие, важно подобрать хороший материал, оценивая при этом его характеристики. Важный параметр — тугоплавкость. Для изготовления некоторых изделий подходят только самые тугоплавкие металлы.

Исторические сведения

Прежде чем изучать характеристики самых тугоплавких металлов в мире следует ознакомиться с их историей открытия. Металлообработка известна человеку несколько тысяч лет. Однако активное получение тугоплавких металлов началось только со второй половины 19 века.

Изначально они использовались только в электротехнике. С появлением новых технологий в строении самолётов, машин, поездов и ракет детали с высоким показателем плавления начали использоваться активнее. Пик популярности заготовок, выдерживающих температуры более 1000 градусов, пришёлся на середину 20 века.

Определение

Тугоплавкий металл — отдельный класс, к которому относятся металлические заготовки, выдерживающие воздействие критически высоких температур.

Обычно у представителей этого класса температура плавления более 1600 градусов, что считается точкой плавления железа. К ним относят благородные сплавы.

Их ещё называют представителями платиновой группы.

Виды

Виды металлов и сплавов, обладающие устойчивостью к повышенным температурам:

Вольфрам. Впервые о нем узнали в 1781 году. Чтобы расплавить, его потребовалось разогреть до 3380 градусов. Вольфрам считается самым тугоплавким. Изготавливается он из порошка, который обрабатывается химическим способом. Сначала смесь разогревается, а затем подвергается давлению. На выходе получаются спрессованные заготовки.
Ниобий. Плавится при 2500 градусах. Обладает высокой теплопроводностью, обрабатывается не так сложно, как вольфрам. Изготавливается из порошка, который запекают и обрабатывают с помощью высокого давления. Из ниобия делают проволоку, трубы и ленту.
Молибден. Визуально его можно спутать с вольфрамом. Изготавливается он из порошка при запекании и воздействии давлением. Как и вольфрам обладает парамагнетическими свойствами. Используется в радиоэлектронике, изготовлении промышленного оборудования, печей и электродов.
Тантал. Плавится при 3000 градусах. Чтобы сделать проволоку из тантала или закалить материал, его не нужно нагревать до критических температур. Используется для изготовления элементов в радиоэлектронике (конденсаторы, пленочные резисторы). Популярен в ядерной промышленности.
Рений. Материал, который ученые открыли позже остальных. Найти его можно в медной и платиновой руде. Используется на промышленном производстве, как легирующая добавка.

Свойства сплавов

В практической деятельности вольфрам часто соединяют с группой иных металлов. Соединения вольфрама с хромом, кобальтом и никелем, обладающие повышенной стойкостью к кислотам, используют для изготовления хирургических инструментов. А особые жаропрочные сплавы, кроме вольфрама – самого тугоплавкого металла, содержат в своем составе хром, никель, алюминий, никель. Вольфрам, кобальт и железо входит в состав лучших марок магнитной стали.

Вольфрамсодержащие стали устойчивы к истиранию, не трескаются, неизменно сохраняют твердость. Режущие инструменты не только увеличивают скорость обработки металла, но и имеют длительный срок службы.

Самые легкоплавкие и тугоплавкие металлы

К легкоплавким относятся все металлы, температура плавления которых меньше, чем у олова (231,9 °C). Элементы этой группы находят применение в качестве антикоррозийных покрытий, в электро- и радиотехнике, входят в состав антифрикционных сплавов. Ртуть, точка плавления которой -38,89 °C, при комнатной температуре является жидкостью и находит широкое применение в научных приборах, ртутных лампах, выпрямителях, переключателях, в хлорном производстве. У ртути самая низкая температура плавления по сравнению с другими металлами, входящими в группу легкоплавких. К тугоплавким металлам принадлежат все, температура плавления которых больше, чем у железа (1539 °C). Чаще всего их используют в качестве добавок при изготовлении легированных сталей, а также они могут служить и основой для некоторых специальных сплавов. Вольфрам, имеющий максимальную температуру плавления 3420 °C, в чистом виде используют в основном для нитей накала в электролампах.

Довольно часто в кроссвордах задают вопросы, какой из металлов самый легкоплавкий или самый тугоплавкий? Теперь, не задумываясь, можно ответить: самый легкоплавкий – ртуть, а самый тугоплавкий – вольфрам.

Тугоплавкие металлы — характеристики, свойства и применение

Еще с конца 19 века были известны тугоплавкие металлы. Тогда им не нашлось применения. Единственная отрасль, где их использовали, была электротехника и то в очень ограниченных количествах.

Но все резко поменялось с развитием сверхзвуковой авиации и ракетной техники в 50-е года прошлого столетия.

Производству потребовались новые материалы, способные выдерживать значительные нагрузки в условиях температур свыше 1000 ºC.

Список и характеристики тугоплавких металлов

Тугоплавкость характеризуется повышенным значением температуры перехода из твердого состояния в жидкую фазу. Металлы, плавление которых осуществляется при 1875 ºC и выше, относят к группе тугоплавких металлов. По порядку возрастания температуры плавки сюда входят следующие их виды:

Ванадий
Хром
Родий
Гафний
Рутений
Вольфрам
Иридий
Тантал
Молибден
Осмий
Рений
Ниобий.

Современное производство по количеству месторождений и уровню добычи удовлетворяют только вольфрам, молибден, ванадий и хром. Рутений, иридий, родий и осмий встречаются в естественных условиях довольно редко. Их годовое производство не превышает 1,6 тонны.

Жаропрочные металлы обладают следующими основными недостатками:

Повышенная хладноломкость. Особенно она выражена у вольфрама, молибдена и хрома. Температура перехода у металла от вязкого состояния к хрупкому чуть выше 100 ºC, что создает неудобства при их обработке давлением.
Неустойчивость к окислению. Из-за этого при температуре свыше 1000 ºC тугоплавкие металлы применяются только с предварительным нанесением на их поверхность гальванических покрытий. Хром наиболее устойчив к процессам окисления, но как тугоплавкий металл он имеет самую низкую температуру плавления.

К наиболее перспективным тугоплавким металлам относят ниобий и молибден. Это связано с их распространённостью в природе, а, следовательно, и низкой стоимостью в сравнении с другими элементами данной группы.

Помимо этого, ниобий зарекомендовал себя как металл с относительно низкой плотностью, повышенной технологичностью и довольно высокой тугоплавкостью. Молибден ценен, в первую очередь, своей удельной прочностью и жаростойкостью.

Самый тугоплавкий металл встречаемый в природе — вольфрам. Его механические характеристики не падают при температуре окружающей среды свыше 1800 ºC.

Но перечисленные выше недостатки плюс повышенная плотность ограничивают его область использования в производстве. Как чистый металл он применяется все реже и реже.

Зато увеличивается ценность вольфрама как легирующего компонента.

Физико-механические свойства

Металлы с высокой температурой плавления (тугоплавкие) являются переходными элементами. Согласно таблице Менделеева выделяют 2 их разновидности:

Подгруппа 5A – тантал, ванадий и ниобий.
Подгруппа 6A – вольфрам, хром и молибден.

Наименьшей плотностью обладает ванадий – 6100 кг\м3, наибольшей вольфрам – 19300 кг\м3. Удельный вес остальных металлов находится в рамках этих значений. Эти металлы отличаются малым коэффициентом линейного расширения, пониженной упругостью и теплопроводностью.

Данные металлы плохо проводят электрический ток, но обладает таким качеством как сверхпроводимость. Температура сверхпроводящего режима составляет 0,05-9 К исходя из вида металла.

Абсолютно все тугоплавкие металлы отличаются повышенной пластичностью в комнатных условиях. Вольфрам и молибден помимо этого выделяются на фоне остальных металлов более высокой жаропрочностью.

Коррозионная стойкость

Жаропрочным металлам свойственна высокая стойкость к большинству видов агрессивных сред. Сопротивление коррозии элементов 5A подгрупп увеличивается от ванадия к танталу. Как пример, при 25 ºC ванадий растворяется в царской водке, между тем как ниобий полностью инертен по отношению к данной кислоте.

Тантал, ванадий и ниобий отличаются устойчивостью к воздействию расплавленных щелочных металлов. При условии отсутствия в их составе кислорода, которые значительно усиливает интенсивность протекания химической реакции.

Молибден, хром и вольфрам имеют большую сопротивляемость к коррозии. Так азотная кислота, которая активно растворяет ванадий, значительно менее воздействует на молибден. При температуре 20 ºC данная реакция вообще полностью останавливается.

Все тугоплавкие металлы охотно вступают в химическую связь с газами. Поглощение водорода из окружающей среды ниобием осуществляется при 250 ºC. Тантал при 500 ºC.

Единственный способ остановить эти процессы – проведение вакуумного отжига при 1000 ºC.

Стоит заметить, что вольфрам, хром и молибден куда менее склонны к взаимодействию с газами.

Как уже было сказано ранее, лишь хром отличается сопротивляемостью к окислению.

Данное свойство обусловлено его способностью образовывать твердую пленку оксида хрома на своей поверхности. Растворение кислорода хромом происходит только при 700 С.

У остальных тугоплавких металлов процессы окисления начинаются ориентировочно при 550 ºC.

Хладноломкость

Распространению использования жаропрочных металлов в производстве мешает обладание ими повышенной склонности к хладноломкости.

Это означает, что при падении температуры ниже определенного уровня происходит резкое возрастание хрупкости металла.

Для ванадия такой температурой служит отметка в -195 ºC, для ниобия -120 ºC, а вольфрама +330 ºC.

Наличие хладноломкости жаропрочными металлами обусловлено содержанием примесями в их составе. Молибден особой чистоты (99,995%) сохраняет повышенные пластические свойства вплоть до температуры жидкого азота. Но внедрение всего 0,1% кислорода сдвигает точку хладноломкости к -20 С.

Области применения

До середины 40-х годов тугоплавкие металлы использовались только как легирующие элементы для улучшения механических характеристик стальных цветных сплавов на основе меди и никеля в электропромышленности. Соединения молибдена и вольфрама применялись также в производстве твердых сплавов.

Техническая революция, связанная с активным развитием авиации, ядерной промышленности и ракетостроения, нашла новые способы использования тугоплавких металлов. Вот неполный перечень новых сфер применения:

Производство тепловых экранов головного узла и каркасов ракет.
Конструкционный материал для сверхзвуковых самолётов.
Ниобий служит материалом сотовой панели космических кораблей. А в ракетостроении его используют в качестве теплообменников.
Узлы термореактивного и ракетного двигателя: сопла, хвостовые юбки, лопатки турбин, заслонки форсунок.
Ванадий является основой для изготовления тонкостенных трубок тепловыделяющих элементов термоядерного реактора в ядерной промышленности.
Вольфрам применяется как нить накаливания электроламп.
Молибден все шире и шире используется в производстве электродов, применяемых для плавки стекла. Помимо этого, молибден — металл, используемый для производства форм литья под давлением.
Производство инструмента для горячей обработки деталей.

Источник: https://prompriem.ru/metally/tugoplavkie-metally.html

Температура плавления железа

Железо обладает пластичностью, хорошо поддается ковке и плохо обрабатывается литьем. Этот прочный металл легко обрабатывается механическим способом, используется для изготовления магнитоприводов. Хорошая ковкость позволяет его применять для декоративных украшений. Является ли железо самым тугоплавким металлом? Следует отметить, что его температура плавления равна 1539 °C. А по определению, к тугоплавким относятся металлы, температура плавления которых больше, чем у железа.

Однозначно можно сказать, что железо — не самый тугоплавкий металл, и даже не принадлежит к этой группе элементов. Он относится к среднеплавким материалам. Назовите самый тугоплавкий металл? Такой вопрос не застанет теперь вас врасплох. Можно смело отвечать – это вольфрам.

Определение архивов тугоплавких металлов

Определение архивов тугоплавких металлов | Тугоплавкие металлы и сплавы

Термин «тугоплавкий металл» используется для описания группы металлических элементов, которые имеют исключительно высокие температуры плавления и устойчивы к износу, коррозии и деформации.

Промышленное использование термина тугоплавкий металл чаще всего относится к пяти обычно используемым элементам:
Молибден (Mo)
Ниобий (Nb)
Рений (Re)
Тантал (Ta)
Вольфрам (W)

Отличительной чертой тугоплавких металлов является их теплостойкость. Все пять промышленных тугоплавких металлов имеют температуру плавления выше 3632°F (2000°C).

Почему тугоплавкие металлы используются в ядерных реакциях?

0 Комментарий admin

Тугоплавкие металлы — это металлические элементы периодической таблицы с уникальными свойствами, такими как чрезвычайно высокая температура плавления. Однако они могут оставаться твердыми при комнатной температуре. Эти характеристики делают эти материалы идеальными для исследовательских и критических ядерных реакций. Что такое тугоплавкие металлы? Тугоплавкие металлы имеют температуру плавления выше 2000° по Цельсию (3632° по Фаренгейту) и […]

Теги: Способы повышения жаростойкости сплавов, Сплавы на основе молибдена, чистые металлы, чистый молибден и вольфрам, Тугоплавкие сплавы на основе вольфрама, Сплавы тугоплавких металлов, Тугоплавкие металлы в ядерных реакциях, Тугоплавкие металлы в различных отраслях промышленности, Тугоплавкий ниобий- сплавы на основе кремния, покрытия на основе кремния, ТЗМ Ниобий

ПОДРОБНЕЕ

ЧТО ТАКОЕ ПОРОШОК ВОЛЬФРАМА, ПОРОШОК КАРБИДА ВОЛЬФРАМА, ПОРОШОК МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КАРБИДА ВОЛЬФРАМА И КАРБИД ВОЛЬФРАМА?

0 Комментарий admin

Тугоплавкие металлы представляют собой группу металлических элементов, обладающих высокой термостойкостью, износостойкостью. Эти металлы популярны и широко используются из-за их уникальных и желательных свойств и поведения, особенно их устойчивости к коррозии и их исключительной стойкости к износу и нагреву. Эти тугоплавкие металлы в основном используются в областях […]

Теги: вольфрамовый порошок высокой плотности, Тугоплавкие металлы, Вольфрам (W)

ПОДРОБНЕЕ

КАКИЕ ПЕЧИ С САМОЙ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ КОГДА-ЛИБО ПРОИЗВОДИЛИСЬ?

0 Комментарий admin

Печи используются для отопления. Они используются для нагревания таких веществ, как металлы, железо, руды и т. д., которые должны быть изменены или смоделированы. Они в основном используются для обеспечения высоких температур для промышленных работ. Как правило, существует четыре (4) популярных типа печей. Они есть; печь на природном газе, масляная печь, электрическая печь, […]

Теги: и пропановая печь, электропечь, высокотемпературные печи, изоляционные барьеры в вакууме, печь на природном газе, масляная печь, плита, стержни, листы, танталовая фольга

ПОДРОБНЕЕ

Из какого материала изготовлен тигель ?

0 Комментарий admin

Использование тиглей можно проследить за несколько лет до промышленной революции. И сегодня это незаменимый предмет, используемый как в лабораториях для проведения высокотемпературных химических реакций и анализов, так и на крупных производственных предприятиях по плавке и прокалке металла и руды; они могут быть сделаны из глины, графита, фарфора или относительно […]

Теги: Керамический тигель, Глиняно-графитовый тигель, различные типы тиглей, Примеры тигля, Молибденовый тигель, Карбид кремний тигель, Тигли из нержавеющей стали, Стальной тигель, Вольфрамовый тигель, Для чего используются тигли, Что такое тигель, Что Материал представляет собой тигель из

ПОДРОБНЕЕ

Рабочая функция различных металлов

0 Комментарий admin

Металлы состоят из атомов, состоящих из электронов, удерживаемых на орбите притяжением ядра. Под действием света металлы выделяют энергию, это явление называется фотоэффектом. Свет должен быть определенной частоты, чтобы это было эффективно. Это означает, что […]

Теги: Рабочая функция гафния, Рабочая функция молибдена, Рабочая функция стали, Рабочая функция титана

ПОДРОБНЕЕ

Разница между сплавом вольфрама и серебра

0 Комментарий admin

Разница между вольфрамово-серебряным сплавом и вольфрамово-медным сплавом Вольфрамово-серебряный сплав и вольфрамово-медный сплав представляют собой сплавы на основе вольфрама, оба из которых могут использоваться в аэрокосмической, авиационной, электронной, военной, оборонной и других областях. Однако из-за различных легирующих элементов между ними существует большая разница в производительности. Итак, в этом […]

Теги: Advanced Refractory Metals, ARM, тугоплавкие сплавы, Тугоплавкие металлы, Вольфрамовые сплавы, Медно-вольфрамовый сплав, Порошок вольфрама, сплав вольфрама и серебра, сплавы на основе вольфрама

ПОДРОБНЕЕ

Характеристики и использование сплава W-Ag

0 Комментарий admin

Характеристики и применение сплава W-Ag Сплав W-Ag представляет собой сплав, состоящий из вольфрама и серебра, с содержанием серебра от 30% до 70%. Он обладает такими характеристиками, как высокая твердость, хорошие характеристики сварки, стойкость к дуговой эрозии, сопротивление адгезии и сопротивление сварке плавлением. Поэтому он имеет более широкий спектр применения в промышленности и автоматических выключателях. Например, […]

Теги: Advanced Refractory Metals, ARM, Характеристики сплава W-Ag, жаропрочные материалы, серебро, Вольфрам, Медно-вольфрамовый сплав, сплав вольфрама-серебра, Использование сплава W-Ag, Сплав W-Ag

ПОДРОБНЕЕ

Сплав вольфрама для противовеса вилочного погрузчика

0 Комментарий admin

Вольфрамовый сплав для противовеса вилочного погрузчика Причина, по которой вольфрамовый сплав используется в качестве основного сырья для противовеса вилочного погрузчика, заключается в том, что его доля выше, чем у других противовесов. Проще говоря, при одинаковом объеме вес вольфрамового сплава намного превышает вес других […]

Теги: Advanced Refractory Metals, ARM, тугоплавкие сплавы, Refractory Metals, поставщик тугоплавких сплавов, поставщик тугоплавких металлов, Вольфрам, Вольфрамовые сплавы

ПОДРОБНЕЕ

Вольфрамовый медный сплав для футеровки горловины ракеты

0 Комментарий admin

Вольфрамово-медный сплав для футеровки горловины ракеты Вольфрамово-медный сплав представляет собой сплав, состоящий из вольфрама и меди, обладающий преимуществами как меди, так и вольфрама. Благодаря своим превосходным свойствам вольфрамово-медные сплавы широко используются в аэрокосмической, авиационной, электронной, электроэнергетической, металлургической, машиностроительной, спортивной и других отраслях промышленности. В этой статье давайте возьмем […]

Теги: Advanced Refractory Metals, ARM, Медь, производитель и поставщик тугоплавких металлов и сплавов, порошковая металлургия, тугоплавкие сплавы, Тугоплавкие металлы, Вольфрам, Вольфрамовая медь, Вольфрамовый медный сплав

ПОДРОБНЕЕ

Переработка вольфрама

0 комментариев admin

Переработка вольфрама Вольфрам – это металл с высокой температурой плавления, и его температура плавления самая высокая среди всех нелегированных металлов. В то же время вольфрам также обладает высокой электропроводностью и часто используется для изготовления вольфрамовой проволоки. Вольфрам является важным стратегическим металлом. Однако в соответствии с текущим уровнем потребления вольфрамовая руда […]

Теги: Advanced Refractory Metals, ARM, металл с высокой температурой плавления, Переработка вольфрама, тугоплавкие сплавы, Тугоплавкие металлы, Вольфрам, Вольфрамовые проволоки

ПОДРОБНЕЕ

Тугоплавкие металлы — Что это такое? » Bortec

Тугоплавкие металлы представляют собой группу металлов, которые демонстрируют превосходную теплостойкость и износостойкость . Какие именно металлы принадлежат к группе, различается. Однако наиболее распространенное определение тугоплавких металлов включает элементы ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений . Более широкое определение включает 12 элементов, включая титан, ванадий и хром, и это лишь некоторые из них.

Наиболее распространенными областями применения являются электроды для плавки стекла, детали печей и радиаторы . Кроме того, тугоплавкие металлы обычно применяются в аэрокосмической и оборонной промышленности.

Определение тугоплавких металлов

Эти элементы имеют много общих свойств. Однако выделяется одна характеристика: чрезвычайно высокая температура плавления . Например, все элементы, относящиеся к более точному определению, имеют температуру плавления выше 2200 °C . Другой общей характеристикой является микроструктура. За исключением рения, все элементы имеют объемно-центрированную кубическую структуру . Другими сходствами с являются высокая плотность и устойчивость к коррозии и износу 9.0139 .

Вольфрам (W)
Вольфрам был открыт в 1781 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле, поэтому название происходит от шведских слов «tung» (тяжелый) и «sten» (камень).
Вольфрам характеризуется самой высокой температурой плавления среди всех металлов (3410 °C). Кроме того, это один из самых плотных металлов в мире (19,3 г/см3) и показывает самую высокую проводимость по сравнению с другими тугоплавкими металлами. Кроме того, вольфрам стал одним из самых твердых искусственных материалов в сочетании с углеродом .
Этот металл наиболее известен тем, что используется в производстве нитей накала для лампочек. Кроме того, он широко используется в промышленном освещении в качестве электродов в дуговых лампах. Дальнейшее применение элемент находит в металлорежущих, горнодобывающих и буровых инструментах.
Молибден (Mo)
Молибден был впервые использован в 1894 году французской компанией в качестве броневого листа и является самым популярным из всех тугоплавких металлов . Молибден в основном применяется в качестве легирующего элемента в стали , поскольку он широко используется в производстве трубопроводов, инструментов и нержавеющей стали. Особенно популярен сплав TZM , который обозначает титан (0,5 %), цирконий (0,08 %) и молибден, благодаря своему отличному сопротивлению ползучести и прочности при высоких температурах . Другими областями применения молибдена являются высокотемпературные изделия, такие как детали печей или тормоза лифтов.
Молибден показывает превосходит электропроводность (2×107 См/м). По сути, это самый высокий из всех тугоплавких металлов. Теплопроводность (138 Вт/(м*К)) также выше. Другими свойствами являются хорошая коррозионная стойкость и износостойкость, а также высокая прочность на растяжение .
Ниобий (Nb)
Ниобий, также известный как Колумбий (Cb), был впервые обнаружен в 1801 году в Коннектикуте. Обычно ниобий встречается вместе с танталом , и оба элемента имеют схожие свойства. Однако основное отличие заключается в весе, так как ниобий вдвое легче тантала.
Ниобий является наименее плотным из всех тугоплавких металлов и единственным, который можно обрабатывать путем отжига . Поэтому он демонстрирует отличную обрабатываемость при низких температурах, и может достигать широкого диапазона прочности и пластичности .
Ниобий в основном применяется в качестве легирующего элемента стали . Благодаря малой плотности элемент идеально подходит для изготовления высокопроизводительных огнеупорных заготовок марки с малым весом . Поэтому его часто применяют в аэрокосмической промышленности, а также в газовых турбинах и ядерных реакторах.
Тантал (Ta)
Как уже упоминалось, тантал был открыт одновременно с ниобием и обладает многими его характеристиками. Выдающимся свойством тантала является превосходная коррозионная стойкость , особенно в азотной, соляной и серной кислотах .
Основными областями применения тантала являются медицинская промышленность . Там он использовался для хирургического оборудования. Благодаря превосходной коррозионной стойкости тантал применяется в химическом оборудовании, таком как конденсаторы паров, отверстия и реакционные сосуды. Далее, он используется в производстве электролитических конденсаторов, так как показывает вторую лучшую емкость из всех веществ .
Рений (Re)

Рений не имеет конкретной руды, так как он был обнаружен немецкими учеными в платиновых и колумбийских рудах в 1925 году. Таким образом, это самый недавно открытый тугоплавкий металл из всех. Из-за того, что элемент встречается так редко, он является 9-м.0138 самый дорогой из всех огнеупорных элементов .

Чаще всего рений используется в качестве сплава для других тугоплавких металлов . Таким образом, пластичность и прочность на разрыв могут быть значительно улучшены . Обычно он применяется в конструкции ядерных реакторов , гироскопов и электронных компонентов . Однако рений чаще всего используется в качестве катализатора для таких реакций, как окисление или гидрирование .

тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы относятся к классу металлов, чрезвычайно устойчивых к нагреву, износу и коррозии. Эти свойства делают их полезными во многих приложениях. Бытовые лампы накаливания содержат тугоплавкие металлы в своих вольфрамовых нитях, и почти все промышленные товары, особенно содержащие металл или электронику, содержат или были произведены с использованием тугоплавких металлов.

Дополнительные рекомендуемые знания

Пять тугоплавких металлов:

Вольфрам (W)
Молибден (Mo)
Ниобий (Nb)
Тантал (Та)
Рений (Re)

Тугоплавкие металлы используются в осветительных приборах, инструментах, смазочных материалах, стержнях управления ядерными реакциями, в качестве катализаторов, а также из-за их химических или электрических свойств. Из-за высокой температуры плавления детали из тугоплавких металлов никогда не изготавливаются методом литья. Используется процесс порошковой металлургии. Порошки чистого металла прессуют, нагревают электрическим током и далее изготавливают методом холодной обработки с этапами отжига. Тугоплавкие металлы можно перерабатывать в проволоку, слитки, прутки, листы или фольгу.

Вольфрам был открыт в 1781 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. Вольфрам является наиболее распространенным из тугоплавких металлов и имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов — 3410°C (6170°F). Нити накала из вольфрамовой проволоки обеспечивают подавляющее большинство бытовых ламп накаливания, но также широко используются в промышленном освещении в качестве электродов в дуговых лампах. В оборудовании для сварки TIG (сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа) или сварки GTAW (дуговая сварка вольфрамовым электродом в газе) используется постоянный неплавящийся вольфрамовый электрод. Чаще всего вольфрам используется в качестве составного карбида вольфрама в сверлах, механических и режущих инструментах. Он также используется в качестве смазки, антиоксиданта, в соплах и втулках, в качестве защитного покрытия и во многих других случаях. Вольфрам можно найти в печатных красках, рентгеновских экранах, фотографических химикатах, при переработке нефтепродуктов и огнестойкости текстиля. Вольфрам также используется в силу своей прочности и плотности в самых разных областях применения, от веса в роторах вертолетов и оружейных снарядов до головок клюшек для гольфа. Крупнейшие запасы В. в Китае, месторождения в Корее, Боливии, Австралии и др. странах.

Молибден является наиболее часто используемым из тугоплавких металлов. Его наиболее важное использование в качестве упрочняющего сплава стали. Конструкционные трубы и трубопроводы часто содержат молибден, как и многие нержавеющие стали. Его прочность при высоких температурах, износостойкость и низкий коэффициент трения — все это свойства, которые делают его бесценным в качестве легирующего соединения. Его превосходные антифрикционные свойства позволяют использовать его в смазках и маслах, где надежность и производительность имеют решающее значение. В автомобильных шарнирах равных угловых скоростей используется смазка, содержащая молибден. Соединение легко прилипает к металлу и образует очень твердое, устойчивое к трению покрытие. Большая часть мировых запасов молибдена находится в США и Канаде.

Ниобий почти всегда встречается вместе с танталом и был назван в честь Ниобы, дочери мифического греческого царя Тантала, в честь которого был назван тантал. Ниобий имеет множество применений, некоторые из которых он разделяет с другими тугоплавкими металлами. Он уникален тем, что его можно обработать путем отжига для достижения широкого диапазона прочности и эластичности, и он является наименее плотным из тугоплавких металлов. Его также можно найти в электролитических конденсаторах и в наиболее практичных сверхпроводящих сплавах. Ниобий можно найти в газовых турбинах самолетов, электронных лампах и ядерных реакторах.

Тантал является одним из наиболее стойких к коррозии материалов. Благодаря этому свойству тантал нашел много важных применений, особенно в области медицины и хирургии, а также в агрессивных кислых средах. Он также используется для изготовления превосходных электролитических конденсаторов. Пленки тантала обеспечивают наибольшую емкость на единицу объема среди всех веществ и позволяют миниатюризировать электронные компоненты и схемы. Сотовые телефоны и компьютеры содержат танталовые конденсаторы.

Рений — недавно обнаруженный тугоплавкий металл. Встречается в малых концентрациях со многими другими металлами, в рудах других тугоплавких металлов, платиновых или медных рудах. Он полезен в качестве сплава с другими тугоплавкими металлами, где он добавляет пластичности и прочности на растяжение. Сплавы рения используются в электронных компонентах, гироскопах и ядерных реакторах. Рений находит наиболее важное применение в качестве катализатора. Он используется в качестве катализатора в таких реакциях, как алкилирование, деалкилирование, гидрирование и окисление. Однако его редкость делает его самым дорогим из тугоплавких металлов.

Ползучесть тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы и сплавы привлекают внимание исследователей своими замечательными свойствами и многообещающими практическими перспективами.

Тугоплавкие металлы характеризуются чрезвычайно высокими температурами плавления, которые намного выше, чем у железа и никеля. Когда тугоплавкими считаются металлы, плавящиеся при температурах выше 2123 К, двенадцать металлов составляют эта группа: вольфрам (температура плавления 3683 К), рений, осмий, тантал, молибден, иридий, ниобий, рутений, гафний, цирконий, ванадий, хром.

Физические свойства тугоплавких металлов, таких как молибден, тантал и вольфрам, их прочность и жаростойкость Стабильность делает их подходящим материалом для горячей металлообработки и технологии вакуумных печей. Многие специальные приложения используют эти свойства: например, нити накала вольфрамовых ламп работают при температурах до 3073 К, а молибденовые печные обмотки выдерживают до 2273 К.

Однако плохая технологичность при низких температурах и экстремальная окисляемость при высоких температурах являются недостатками большинства тугоплавких металлов. Взаимодействие с окружающей средой может существенно влиять на их сопротивление ползучести при высоких температурах. Применение этих металлов требует защитной атмосферы или покрытия.

Сплавы тугоплавких металлов молибдена, ниобия, тантала и вольфрама нашли применение в космических ядерных энергетических установках. Эти системы были разработаны для работы при температурах от 1350 К до примерно 1900 К. Окружающая среда не должна взаимодействовать с рассматриваемый материал. В качестве теплоносителей используются жидкие щелочные металлы, а также сверхвысокий вакуум.

Для их использования необходимо ограничить высокотемпературную деформацию ползучести сплавов. Деформация ползучести не должна превышать 1-2%. Дополнительным усложнением при изучении ползучести тугоплавких металлов является взаимодействие с окружающей средой, которая может существенно влиять на поведение ползучести.

Каталожные номера

Левитин Валим (2006). Высокотемпературная деформация металлов и сплавов: физические основы . ВАЙЛИ-ВЧ. ISBN 978-3-527-31338-9 .

См. также

Огнеупорная керамика

Эта статья находится под лицензией GNU Free Documentation License. Он использует материал из статьи Википедии «Refractory_metals». Список авторов есть в Википедии.

Рынок тугоплавких металлов | Размер | Значение | Северная Америка | Япония

Отчет о рынке тугоплавких металлов по типу материала (металлический молибден, металлический вольфрам, металлический ниобий, металлический тантал, другие), по применению (сталелитейная промышленность, электроника, атомная энергетика, аэрокосмическая промышленность, производство, медицина, горнодобывающая промышленность, другие) и по Регионы — отраслевые тенденции, размер, доля, рост, оценка и прогноз, 2022–2029 годы

Рынок огнеупорных металлов, как ожидается, вырастет в среднем на 1,8% в течение прогнозируемого периода (2022–2029 годы). ). Тугоплавкие металлы обладают отличительным свойством и широко используются благодаря своим уникальным и желательным свойствам, таким как устойчивость к коррозии и исключительная стойкость к износу и нагреву. Из-за свойства вышеуказанного состояния эти металлы в основном используются в области техники, науки и металлургии, и наиболее известными металлами являются молибден (Mo), рений (Re), ниобий (Nb), вольфрам (W) и Тантал (Та).

Драйверы роста рынка:

Повышенный спрос на жаростойкие материалы является основной движущей силой мирового рынка тугоплавких металлов:

Спрос на жаростойкие материалы во всем мире вырос в тандеме с увеличением производства аэрокосмической продукции. составные части. Кроме того, растет спрос на тугоплавкие металлы со стороны сталелитейной промышленности для строительства печей, а также растущий спрос со стороны электротехнической и электронной промышленности на производство высококачественных нитей накала и катушек. Растущий спрос на материалы, устойчивые к высоким температурам, станет основным двигателем мирового рынка в течение прогнозируемого периода.

Ожидается, что воздействие тугоплавких металлов на окружающую среду будет сдерживать мировой рынок:

Ожидается, что в течение прогнозируемого периода воздействие тугоплавких металлов на окружающую среду будет препятствовать росту мирового рынка. Производство и применение соединений молибдена в качестве ингибиторов коррозии и антипиренов может привести к их выбросу в окружающую среду через различные потоки отходов. Молибден в воздухе использует мелкие частицы пыли, которые оседают на землю и могут загрязнять водоемы во время дождя. Кроме того, тугоплавкие металлы, такие как рений и тантал, считаются неблагоприятными для окружающей среды из-за их более высокой способности способствовать глобальному потеплению, более высокого совокупного спроса на энергию и более высокого уровня подкисляющих свойств земли.

Ожидается, что рост объемов добычи полезных ископаемых по всему миру создаст новые возможности для мирового рынка:

Горнодобывающий сектор быстро расширяется, особенно в развивающихся регионах, в связи с растущим спросом на металлы и минералы. Тугоплавкие металлы используются в горнодобывающей промышленности в землеройных и буровых инструментах. Таким образом, ожидается, что рост мировой горнодобывающей деятельности создаст новые возможности для мирового рынка тугоплавких металлов в течение прогнозируемого периода.

Сложность обработки тугоплавких металлов создает проблемы для мирового рынка:

Тугоплавкие металлы имеют высокую твердость, что делает их чрезвычайно трудными и технически сложными для обработки и обработки. Металлы часто используются для разработки промышленных инструментов. Сложность обработки тугоплавких металлов представляет собой серьезную проблему для роста мирового рынка.

Анализ воздействия COVID-19

Вспышка и распространение COVID-19 существенно повлияли на участников производственно-сбытовой цепочки тугоплавких металлов. Из-за препятствий для международной торговли, установленных различными регулирующими органами и правительствами по всему миру, участники отрасли столкнулись со значительным нарушением цепочки поставок сырья и компонентов на ранних стадиях пандемии. Даже после того, как пандемия утихла, волатильность цен и проблемы с цепочками поставок продолжали препятствовать восстановлению рынка тугоплавких металлов. Несмотря на краткосрочные проблемы, ожидается, что пандемия не окажет существенного влияния на долгосрочные перспективы мирового рынка тугоплавких металлов.

Последние разработки в отрасли:

В августе 2021 года компания Merck KGaA поставила L-тугоплавкие металлы и другие реагенты ученым Центра биоустойчивости Novo Nordisk Foundation в Люнгбю, Дания, для исследования роли стабильности РНК для экспрессии генов.
В апреле 2022 года ученые из Университета Джорджии, США, разработали пробиотические бактерии, которые могут синтезировать L-ДОФА, стандартный препарат, используемый для лечения болезни Паркинсона. Ученые использовали тугоплавкие металлы, чтобы контролировать скорость синтеза L-ДОФА бактериями.

Сегментация рынка:

Объем отчета охватывает сегментацию на основе материала, области применения и региона. Мировой рынок тугоплавких металлов сегментирован по материалам на вольфрам, молибден, ниобий, тантал, рений и другие. Мировой рынок тугоплавких металлов сегментирован по применению в электронике, атомной энергетике, аэрокосмической промышленности, производстве, горнодобывающей промышленности и других областях. Мировой рынок тугоплавких металлов разделен по регионам на Северную Америку, Южную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африку.

Электроника : Тугоплавкие металлы, как правило, обладают высокой электропроводностью. Это означает, что их можно использовать для изготовления чрезвычайно прочных и долговечных электрических компонентов. Например, контактные точки с длительным сроком службы могут быть изготовлены из тугоплавких металлов, легированных медью, золотом или серебром.
Атомная энергетика : Ниобий, молибден и вольфрам широко используются в атомной энергетике. Тяжелые металлы вольфрама в основном используются для защиты от радиации, в которой используется теплостойкость и высокая плотность вольфрама для уменьшения рентгеновского и гамма-излучения.
Аэрокосмическая промышленность : Высокотемпературные применения имеют решающее значение в аэрокосмической отрасли для авиационных турбин, конструкций внешней обшивки и ракетных двигательных установок. Кроме того, компоненты с хорошей коррозионной стойкостью и стойкостью к истиранию необходимы для того, чтобы выдерживать неблагоприятные условия, с которыми сталкивается высокопроизводительный воздушный транспорт. Вольфрам, тантал, молибден и ниобий благодаря своим общим качествам тугоплавких металлов, таким как высокая температура плавления и жаропрочность, нашли применение в аэрокосмической отрасли.
Производство : Тугоплавкие металлы являются важными материалами в высокопроизводительном производстве и производственной среде. Они состоят из пяти элементов: рения (Re), тантала (Ta), ниобия (Nb), молибдена (Mo) и вольфрама (W).
Медицинский : Медицинские устройства обычно используют тугоплавкие металлы. Тантал, например, находит применение в стоматологии и медицинских устройствах из-за его долговечности, прочности и отсутствия воздействия на ткани организма. Тантал обладает отличной коррозионной стойкостью и может использоваться в медицинской и хирургической промышленности, а также в суровых кислых средах.
Добыча полезных ископаемых : Добыча полезных ископаемых и проходка туннелей — две отрасли промышленности, которые получают значительную выгоду от вольфрама. Вольфрам обладает высокой твердостью и используется в горнодобывающей промышленности для механической обработки и сверления.
Другие : Устойчивость к высоким температурам и долговечность тугоплавких металлов делают их отличным выбором для промышленных изделий, которые могут подвергаться значительным термическим и механическим нагрузкам, таких как лодочки печей, электроды для плавки стекла, тигли, экраны, трубы, поддоны для спекания. , стержни, листы и насадки.

Региональная классификация:

Согласно отчету об исследовании рынка DataM Intelligence, мировой рынок тугоплавких металлов делится на Северную Америку, Южную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африку.

Северная Америка является крупным промышленно развитым регионом с высокоразвитой промышленностью, в том числе аэрокосмической и оборонной. Рост этих отраслей будет способствовать росту североамериканского рынка тугоплавких металлов. В Европе есть несколько ключевых стран, таких как Франция, Германия и Россия, с хорошо развитой аэрокосмической, оборонной и медицинской промышленностью. Несмотря на увеличивающийся сдвиг глобальной индустриализации в сторону Азиатско-Тихоокеанского региона, Европа, вероятно, сохранит значительную часть мирового промышленного потенциала, и европейский рынок тугоплавких металлов будет демонстрировать устойчивый рост в ближайшие годы. Азиатско-Тихоокеанский регион является быстро индустриализирующимся регионом, в котором наблюдается высокий экономический рост. В связи с растущим экономическим развитием и индустриализацией спрос со стороны различных отраслей промышленности на тугоплавкие металлы в Азиатско-Тихоокеанском регионе, вероятно, возрастет в ближайшие годы.

Объем рынка тугоплавких металлов

Метрики	Детали
Рынок CAGR	1,8%
Охваченных сегментов	По типу материалов, по применению и по региону
Отчёт о покрытой статистике	Анализ конкурентной среды, анализ профиля компании, размер рынка, доля, рост, спрос, последние разработки, слияния и поглощения, запуск новых продуктов, стратегии роста, анализ доходов и другие важные сведения.
Самый быстрорастущий регион	Азиатско-Тихоокеанский регион
Крупнейшая доля рынка	Северная Америка

Конкурентный анализ:

Мировой рынок тугоплавких металлов сильно консолидирован, и на него приходится значительная доля ведущих игроков. Запуск технологий, награды, новые проекты, приобретения и исследования и разработки являются ключевыми стратегиями крупных игроков на рынке тугоплавких металлов. Компании конкурируют на основе цены, технологий, характеристик продукта и присутствия на рынке.

Основные компании:

Некоторые ключевые компании, способствующие росту мирового рынка тугоплавких металлов, включают Treibacher Industrie AG, AMG, Rembar Co., Climax Molybdenum, Codelco, Global Tungsten & Powders Corp., Ningxia Orient Tantalum Industry, Xiamen Tungsten Industry Co., Ltd, Molymet и Rhenium Alloys, Inc.

Дополнительные преимущества после покупки:

1) Неограниченная поддержка аналитиков в течение 1 года.

2) Любой запрос относительно предлагаемого объема будет рассмотрен в течение 24-48 часов.

3) Лист Excel с рыночными номерами будет предоставлен отдельно.

Темы трендов

Рынок нанометальных оксидов

Этилен-пропилен диен (EPDM) Рынок

МЕТИНГОМИЧЕСКИЕ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ.

Возможность 3D-печати сложных лопаток турбины с двойными стенками из тугоплавкого металла, такого как ниобий, прокладывает путь к значительно более высоким рабочим температурам двигателя. Кастеон

Согласно Американскому обществу металлов и его справочнику по металлам ASM , тугоплавкие металлы представляют собой встречающиеся в природе металлические элементы с температурой плавления выше 2200°C.

Не только эти металлы — молибден, ниобий, тантал , вольфрам и рений — чрезвычайно жаростойки и коррозионностойки, сохраняют структурную целостность даже при повышенных температурах. Это делает их отличным выбором для ряда сложных аэрокосмических, промышленных и научных применений.

Одна из проблем заключается в том, что тугоплавкие металлы чрезвычайно трудно обрабатывать традиционными методами изготовления, такими как механическая обработка и формование. Из-за этого и их относительно высокой стоимости использование тугоплавких металлов долгое время ограничивалось приложениями, в которых формы заготовок относительно просты, удаление материала минимально, а более простые в производстве суперсплавы не будут работать должным образом.

Однако благодаря аддитивному производству (AM) и усилиям таких исследователей, как Юпин Гао, все скоро изменится.

Faster Flights

Гао является президентом компании Castheon Inc., занимающейся исследованиями, разработками и производством AM, базирующейся в Таузенд-Оукс, Калифорния. металлов и сплавов. И, как и во всех металлических технологиях AM, он также позволяет создавать топологически оптимизированные легкие компоненты, включающие пористые или решетчатые структуры, которые в противном случае было бы непрактично или даже невозможно производить.

Экономичное производство металлических компонентов с температурой плавления почти в два раза выше, чем у INCONEL, Hastelloy и других популярных жаропрочных суперсплавов (HRSA), открывает двери для некоторых захватывающих возможностей. Более высокие температуры означают более экономичные и долговечные газотурбинные двигатели, которые имеют большое значение для коммерческих авиаперевозок и энергетики.

Но есть также потенциал для гиперзвуковых авиаперелетов, одного из многих проектов, над которыми Гао и его команда работали с момента основания компании в 2016 году.

«НАСА, ВВС США и другие агентства уже давно заинтересованы в устойчивых гиперзвуковых полетах для коммерческих и военных целей, — сказал Гао. «Однако до недавнего времени было невозможно изготавливать из тугоплавких металлов сложные формы, необходимые для поддержки скоростей 5 Маха и выше».

Он и его коллеги обнаружили, что металл AM не только может производить эти формы, но и сплавы на основе ниобия намного более стабильны, чем их кованые эквиваленты. Они демонстрируют прочность на растяжение в 1,8 раза выше при температуре 1300 градусов по Цельсию. Другие тугоплавкие металлы, такие как вольфрам и рений, также демонстрируют аналогичные преимущества, сказал он.

Трудно сделать

Гао столкнулся с трудностями на пути к успеху в этой нише рынка. Он назвал производство сплавов и порошков тугоплавких металлов «кошмаром», ведущим к высоким затратам и нехватке материалов. И их 3D-печать также довольно сложна из-за узкого рабочего окна и «уникального механизма контроля зернистости», сказал он.

Этот сегмент танталового сопла был изготовлен для проекта космического агентства Великобритании. Х.К. Starck

Несмотря на это, эти уникальные металлы значительно превосходят альтернативы из жаропрочных сплавов, и Гао уверен, что их использование будет увеличиваться по мере снижения цен на сырье и большего количества людей, приобретающих знания, необходимые для их печати.

Вера Олеркинг согласна с каждым из этих пунктов. Инженер-исследователь по аддитивному производству в компании-производителе тугоплавких металлов и деталей H.C. Starck Solutions, Колдуотер, штат Мичиган, она целыми днями разгадывает тайны 3D-печати вольфрама, тантала и других элементов. Подобно Гао, Олеркингу и Х.К. Команда Старк использует технологию Renishaw LPBF, чтобы помочь ей в этом. Starck также изготавливает детали из тугоплавкого металла и пробные образцы на струйном 3D-принтере, предоставленном в рамках соглашения о сотрудничестве с ExOne.

Некоторые проблемы с молибденом, вольфрамом, танталом и ниобием связаны с их объемно-центрированной кубической атомной структурой. По словам Олеркинга, у них есть температура перехода от пластичного к хрупкому (DBTT). Такие металлы, как молибден и вольфрам, имеют очень высокие значения DBTT, что может привести к накоплению напряжения и микротрещинам в готовом изделии.

При использовании кованых материалов можно смягчить эти режимы отказа с помощью термомеханических процессов, таких как холодная обработка, но это нецелесообразно с компонентами, напечатанными на 3D-принтере. Решение состоит в том, чтобы легировать основные тугоплавкие металлы такими элементами, как рений, никель и железо, чтобы снизить DBTT металла и уменьшить напряжение.

«Мы проводим обширные исследования в этой области, а также оцениваем различные стратегии и технологии печати, — сказал Олеркинг. «Например, нагрев рабочей пластины является распространенной стратегией для уменьшения растрескивания, при этом некоторые машины могут достигать 500 градусов по Цельсию или выше. Это может облегчить переход от жидкого состояния к твердому, особенно для молибдена и вольфрама, которые имеют гораздо более высокое значение DBTT».

Также важно отметить, что кислород в рабочей камере или порошке вреден, так как слишком много кислорода может еще больше увеличить DBTT и микротрещиноватость металла, сказал Олеркинг. «Наличие высококачественного исходного сырья и хорошего контроля атмосферы в вашей аддитивной машине для обработки металлов крайне важно для успеха печати тугоплавкими металлами».

Даже когда невозможно устранить микротрещины и связанную с ними потерю структурной целостности, тугоплавкие металлы по-прежнему играют важную роль.

Вольфрам, например, широко используется в коллиматорах с антирассеивающей сеткой в рентгеновских и компьютерных томографах, которые не воспринимают такой же уровень механической нагрузки, как в аэрокосмических и военных устройствах. Тугоплавкие металлы также обладают отличной теплопроводностью и низким коэффициентом теплового расширения, что делает их хорошо подходящими для теплообменников и тиглей, используемых для выращивания сапфиров.

STAR-Bound

Один из проектов, в котором участвует Starck, требует превосходной структурной целостности, возможной для большинства тугоплавких металлов, — это печать сегмента сопла резистореактивного двигателя для Космического агентства Великобритании. Проект называется «Сверхвысокотемпературные аддитивно изготовленные Resistojets», или STAR. (Resistojet — простая электрическая двигательная установка, развивающая тягу за счет нагрева жидкости. — Ред.) спутниковый компонент, который должен демонстрировать постоянную электрическую проводимость, экстремальную прочность на растяжение и минимальную деформацию при температуре выше 3000 градусов по Цельсию.

Этот двигатель для системы управления реакцией был напечатан на 3D-принтере из ниобиевого сплава. Castheon

На принтере Renishaw AM400 LPBF партнера HiETA Technologies, занимающемся 3D-печатью, были протестированы различные параметры печати, чтобы получить купоны с плотностью 99,95% из обоих материалов. Затем эти настройки были применены для изготовления прототипов тонкостенных сегментов сопла. На момент написания этой статьи эти детали оценивались внутри компании H.C. Starck Solutions и в Саутгемптонском университете Англии.

Metal AM обеспечивает невероятную гибкость таких проектов по разработке тугоплавких металлов, как этот, а также возможность создавать специальные смеси сплавов. В отличие от большинства производителей, которые должны смешивать различные металлические порошки для достижения желаемых свойств, Starck может распылять свои собственные металлические порошки.

По словам Олеркинга, эти «предварительно легированные» металлы обеспечивают лучшую стабильность при 3D-печати. «У нас есть множество доступных металлов, и мы постоянно разрабатываем новые», — сказала она. «Например, титан-цирконий-молибден — популярный медицинский сплав. Но есть также молибден-лантан, вольфрам-рений и сплав на основе ниобия C-103, который Юпин Гао использует во многих своих работах.

«Потенциал между тугоплавкими металлами и 3D-печатью огромен, особенно в аэрокосмической и оборонной отраслях. Мы действительно только начинаем», — сказал Олеркинг.

Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов (Конференция)

Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов (Конференция) | ОСТИ.GOV
перейти к основному содержанию
Полная запись
Другие родственные исследования
Сплавы тугоплавких металлов на основе Mo, W, Re, Ta и Nb (Cb) находят применение в широком спектре аэрокосмических приложений из-за их высоких температур плавления и жаропрочности. В этой статье представлены последние достижения в понимании и применении этих сплавов. Также обсуждаются недавние исследования по улучшению окислительных и механических свойств сплавов тугоплавких металлов, особенно сплавов Nb. Также проиллюстрированы некоторые структуры Re для применения при чрезвычайно высоких температурах (> 2000°C), изготовленные с помощью процессов CVD и P/M. Продолжается интересная работа по разработке новых сплавов W (W-HfC-X) и характеристике некоторых коммерческих тугоплавких металлов, например W, легированного калием, TZM и Nb-1%Zr. Наконец, кратко описаны последние разработки в области высокотемпературных композитов, армированных нитями из тугоплавких металлов, и интерметаллидов на основе тугоплавких металлов, например, Nb{sub 3}Al, Nb{sub 2}Be{sub 17} и MoSi{sub 2}. описано.
Авторов:
Ние, ТГ; Уодсворт, Дж.
Дата публикации:
1993-11-01
Исследовательская организация:
Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, Калифорния (США)
Организация-спонсор:
USDOE, Вашингтон, округ Колумбия (США)
Идентификатор ОСТИ:
10131865
Номер(а) отчета:
UCRL-JC-116117; CONF-931108-90
ВКЛ. : DE94007929
Номер контракта с Министерством энергетики:
W-7405-ENG-48
Тип ресурса:
Конференция
Отношение ресурсов:
Конференция: Осеннее собрание Общества исследования материалов (MRS), Бостон, Массачусетс (США), 29 ноября — 3 декабря 1993 г .; Другая информация: PBD: ноябрь 1993 г.
.
Страна публикации:
США
Язык:
Английский
Тема:
36 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ; ТУГОУПОРНЫЕ МЕТАЛЛЫ; ОБЗОРЫ; СПЛАВЫ; АРМИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ; ВОЛОКНА; КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ; НИТИ; МЕТАЛЛУРГИЯ; 360100; 360600; МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ; ПРОЧИЕ МАТЕРИАЛЫ
Форматы цитирования
MLA
АПА
Чикаго
БибТекс
Них, Т. Г., и Уодсворт, Дж. Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов . США: Н. П., 1993. Веб.
Копировать в буфер обмена
Nieh, TG, & Wadsworth, J. Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов . Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
Них, Т. Г., и Уодсворт, Дж. 1993. «Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/10131865.
Копировать в буфер обмена
@статья{osti_10131865, title = {Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов}, автор = {Ние, Т.Г. и Уодсворт, Дж.}, abstractNote = {Сплавы тугоплавких металлов на основе Mo, W, Re, Ta и Nb (Cb) находят применение в широком спектре аэрокосмических приложений из-за их высоких температур плавления и жаропрочности. В этой статье представлены последние достижения в понимании и применении этих сплавов. Также обсуждаются недавние исследования по улучшению окислительных и механических свойств сплавов тугоплавких металлов, особенно сплавов Nb. Также проиллюстрированы некоторые структуры Re для применения при чрезвычайно высоких температурах (> 2000°C), изготовленные с помощью процессов CVD и P/M. Продолжается интересная работа по разработке новых сплавов W (W-HfC-X) и характеристике некоторых коммерческих тугоплавких металлов, например W, легированного калием, TZM и Nb-1%Zr. Наконец, кратко описаны последние разработки в области высокотемпературных композитов, армированных нитями из тугоплавких металлов, и интерметаллидов на основе тугоплавких металлов, например, Nb{sub 3}Al, Nb{sub 2}Be{sub 17} и MoSi{sub 2}. описано.}, дои = {}, URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/10131865}, журнал = {}, номер =, объем = , место = {США}, год = {1993}, месяц = {11} }
Копировать в буфер обмена
Посмотреть конференцию (1,58 МБ)
Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см.

2.2.4. Тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы — список и область применения

Тугоплавкие металлы

Свойства и области применения чистых тугоплавких металлов » Все о металлургии

Свойства тугоплавких металлов и сплавов

Тугоплавкие металлы и сплавы

Свойства самых тугоплавких металлов

Наиболее тугоплавкий металл. Характеристика металлов олимпас-нк.рф » Бесплатный русский сервер Rift

Физические свойства металлов

Тугоплавкость металлов

Самый тугоплавкий металл в мире — Справочник металлиста

Тугоплавкие и легкоплавкие металлы

Виды материалов

Вольфрам – самый тугоплавкий металл

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какова цена на ту или иную продукцию из тугоплавких металлов?

Каков срок изготовления продукции из тугоплавких металлов?

Осуществляете ли вы доставку?

Как будет упакована продукция?

Исторические сведения

Режущие свойства вольфрама

Применение вольфрама

Свойства

Физические свойства

Химические свойства

Получение сплавов с вольфрамом

Какой металл считается самым тугоплавким

Исторические сведения

Определение

Виды

Свойства сплавов

Самые легкоплавкие и тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы — характеристики, свойства и применение

Список и характеристики тугоплавких металлов

Физико-механические свойства

Коррозионная стойкость

Хладноломкость

Области применения

Температура плавления железа

Определение архивов тугоплавких металлов

Почему тугоплавкие металлы используются в ядерных реакциях?

ЧТО ТАКОЕ ПОРОШОК ВОЛЬФРАМА, ПОРОШОК КАРБИДА ВОЛЬФРАМА, ПОРОШОК МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КАРБИДА ВОЛЬФРАМА И КАРБИД ВОЛЬФРАМА?

КАКИЕ ПЕЧИ С САМОЙ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ КОГДА-ЛИБО ПРОИЗВОДИЛИСЬ?

Из какого материала изготовлен тигель ?

Рабочая функция различных металлов

Разница между сплавом вольфрама и серебра

Характеристики и использование сплава W-Ag

Сплав вольфрама для противовеса вилочного погрузчика

Вольфрамовый медный сплав для футеровки горловины ракеты

Переработка вольфрама

Тугоплавкие металлы — Что это такое? » Bortec

тугоплавкие металлы

Дополнительные рекомендуемые знания

Ползучесть тугоплавких металлов

Каталожные номера

См. также

Рынок тугоплавких металлов | Размер | Значение | Северная Америка | Япония

Рынок CAGR

1,8%

Охваченных сегментов

По типу материалов, по применению и по региону

Отчёт о покрытой статистике

Самый быстрорастущий регион

Азиатско-Тихоокеанский регион

Крупнейшая доля рынка

Северная Америка

Темы трендов

Faster Flights

Трудно сделать

STAR-Bound

Последние достижения и разработки в области тугоплавких сплавов (Конференция)

Форматы цитирования

Добавить комментарий Отменить ответ