Металл с самой высокой температурой плавления: Физики определили самое тугоплавкое вещество

Содержание

Физики определили самое тугоплавкое вещество

Физики из Имперского колледжа Лондона, Института трансурановых элементов (Карлсруэ) и Университета Лондона уточнили температуры плавления карбидов гафния и тантала. С помощью лазерных методов плавки ученые показали, что наибольшей температурой плавления обладает чистый карбид гафния — HfC_0,98 — материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Ранее считалось, что самым тугоплавким материалом из известных является смешанный карбид гафния-тантала, содержащий примерно 20 процентов гафния. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, кратко о нем сообщает пресс-релиз колледжа.

Исследования температуры плавления карбидов гафния и тантала датируются еще первой половиной XX века. Для этого использовался метод Пирани-Алтертума: с помощью электрического тока нагревалась пластинка материала с отверстием в центре. За пластинкой следили с помощью пирометра. В момент плавления отверстие оказывалось заполнено материалом и изменяло свое свечение. Разброс температур плавления, определенных этим методом для карбида гафния составил почти двести градусов, и по результатам измерений трудно было однозначно определить, какой из карбидов гафния и тантала является самым тугоплавким.

Авторы новой работы, отметив несовершенство ранних пирометров и методик, предложили использовать новый подход для определения температуры плавления. В ней образец керамики плавился под действием мощного 4,5-киловаттного лазера, после чего исследователи следили за его свечением. Момент плавления определялся по изменению отражения от поверхности. После этого лазер отключался, а температура плавления определялась по плато на графике остывания образца: в момент затвердевания отводимая от образца теплота не меняет его температуры.

В результате оказалось, что наименьшей температурой плавления обладает карбид тантала — она соответствует 3768 ± 77 градусам Цельсия. Интересно, что в некоторых ранних работах карбид тантала наоборот считался более тугоплавким, чем карбид гафния. Высокими температурами плавления обладал состав Ta_0.8Hf_0.2C, ранее считавшийся рекордсменом — порядка 3905 ± 82 градусов Цельсия. Остальные смешанные карбиды плавились при более низких температурах. Абсолютным рекордсменом, по данным новой работы, стал карбид гафния HfC_0,98, материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Для сравнения, самым тугоплавким металлом является вольфрам, плавящийся при 3422 градусах Цельсия.

Считается, что карбидные керамики могут найти применение при строительстве гиперзвуковых самолетов. При движении в атмосфере на скорости свыше пяти чисел Маха теплозащита должна выдерживать температуры в 2200 кельвин и выше.

Ранее химики из Университета Брауна (Провиденс) теоретически предсказали существование фазы смешанного карбида-нитрида гафния с рекордно высокой температурой плавления — свыше 4400 кельвин. Ее состав отвечает формуле HfN_0.38C_0.51.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Самый тугоплавкий металл на земле

Любознательных людей наверняка интересует вопрос, какой металл самый тугоплавкий? Прежде чем дать на него ответ, стоит разобраться с сами понятием тугоплавкости. Все известные науки металлы имеют разную температуру плавления в связи с различной степенью устойчивости связей между атомами в кристаллической решетке. Чем слабее эта связь, тем меньшая температура требуется, чтобы ее разорвать.

Самые тугоплавкие металлы в мире используются в чистом виде или в составе сплавов для производства деталей, которые работают в экстремальных термических условиях. Они позволяют эффективно противостоять высоким температурам и значительно продляют эксплуатационный период агрегатов. Но стойкость металлов данной группы к термическому воздействию заставляет металлургов прибегать к нестандартным методам их производства.

Какой металл самый тугоплавкий?

Самый тугоплавкий металл на Земле был открыт в 1781 году шведским ученым Карлом Вильгельмом Шееле.

Новый материал получил название вольфрам. Шееле удалось синтезировать триокись вольфрама путем растворения руды в азотной кислоте. Чистый металл был выделен двумя годами позже испанскими химиками Фаусто Фермином и Хуаном Хосе де Элюар. Новый элемент не сразу получил признание и был взят на вооружение промышленниками. Дело в том, что технологии того времени не позволяли обрабатывать столь тугоплавкое вещество, поэтому большинство современников не придали особого значения научному открытию.

Вольфрам был оценен гораздо позже. На сегодняшний день его сплавы используются при производстве термостойких деталей для различных отраслей промышленности. Нить накаливания в газоразрядных бытовых лампах также изготавливается из вольфрама. Также он применяется в аэрокосмической промышленности для производства ракетных сопел, используется в качестве многоразовых электродов в газодуговой сварке. Кроме тугоплавкости вольфрам также обладает высокой плотностью, что позволяет использовать его для изготовления высококачественных клюшек для гольфа.

Соединения вольфрама с неметаллами также широко применяется в промышленности. Так сульфид используется в качестве термостойкой смазки, способной переносить температуры до 500 градусов по Цельсию, карбид служит для изготовления резцов, абразивных дисков и сверл, способных обрабатывать самые твердые вещества и переносить высокие температуры нагрева. Рассмотрим, наконец, промышленное получение вольфрама. Самый тугоплавкий металл имеет температуру плавления 3422 градуса по Цельсию.

Как получают вольфрам?

В природе чистый вольфрам не встречается. Он входит в состав горных пород в виде триоксида, а также вольфрамитов железа, марганца и кальция, реже меди или свинца. По оценкам ученых содержание вольфрама в земной коре в среднем составляет 1,3 грамма на одну тонну. Это достаточно редкий элемент по сравнению с другими видами металлов. Содержание вольфрама в руде после добычи обычно не превышает 2%. Поэтому добытое сырье отправляется на обогатительные фабрики, где методом магнитной или электростатической сепарации массовая доля металла доводится до отметки 55-60%.

Процесс его получения разделяется на технологические этапы. На первом этапе выделяют чистый триоксид из добытой руды. Для этого используют метод термического разложения. При температурах от 500 до 800 градусов по Цельсию все лишние элементы расплавляются, а тугоплавкий вольфрам в виде оксида легко можно собрать из расплава. На выходе получается сырье с содержанием оксида шестивалентного вольфрама на уровне 99%.

Полученное соединение тщательно измельчают и проводят восстановительную реакцию в присутствии водорода при температуре 700 градусов по Цельсию. Это позволяет выделить чистый металл в виде порошка. Далее его спрессовывают под высоким давлением и спекают в водородной среде при температурах 1200-1300 градусов по Цельсию. После этого полученная масса отправляется в электрическую плавильную печь, где под воздействием тока нагревается до температуры свыше 3000 градусов. Так вольфрам переходит в расплавленное состояние.

Для окончательной очистки от примесей и получения монокристаллической структурной решетки используется метод зонной плавки. Он подразумевает, что в определенный момент времени расплавленной находится только некоторая зона из общей площади металла. Постепенно двигаясь, эта зона перераспределяет примеси, в результате чего в конечном итоге они скапливаются в одном месте и их легко можно удалить из структуры сплава.

Готовый вольфрам поступает на склад в виде штабиков или слитков, предназначенных для последующего производства нужной продукции. Для получения сплавов вольфрама все составные элементы измельчают и смешивают в виде порошка в необходимых пропорциях. Далее производится спекание и плавка в электрической печи.

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди металлов. период…

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления любого металла в период… | Каналы для Pearson+

Недавние каналы

Общая химия

Химия

Общая химия
Органическая химия
GOB Химия
Биохимия

Биология

Общая биология
Микробиология
Анатомия и физиология
Генетика
Клеточная биология

Математика

Алгебра
Тригонометрия

Физика

Физика

Бизнес

Микроэкономика
Макроэкономика
Финансовый учет

Социальные науки

Психология

Начните печатать, затем используйте стрелки вверх и вниз, чтобы выбрать вариант из списка.

Общая химия13. Жидкости, твердые тела и межмолекулярные взаимодействияАтомные, ионные и молекулярные твердые тела

1:10

минуты

Задача 21

Вопрос из учебника

Проверенные решения

Это видеорешение было рекомендовано нашими преподавателями как полезное для проблемы выше.

3681просмотров

Было ли это полезно?

Смотреть дальше

Master Концепция атомных, ионных и молекулярных тел 1 с небольшим видео-объяснением от Жюля Бруно 9Примеры и задачи 05

11.3 Структуры твердых тел | Общая химия

Chad’s Prep

100 представлений

Типы твердых веществ

DonoChem

256 представлений

Концепция атомарных, ионных и молекулярных твердых тел 1 90 005

Jules Bruno

325views

Металлические, ионные, ковалентно-сетевые и молекулярные твердые тела с примерами!

Доктор В.

591 просмотров

Типы твердых тел — молекулярные, сетчатые ковалентные, ионные и металлические

Миссис Кэш — Справочные и обучающие видео по химии

148 просмотров

Doing Solids: Crash Course Chemistry #33

CrashCourse

130views

Ионные твердые тела, молекулярные твердые тела, металлические твердые тела, сетчатые ковалентные твердые тела и атомарные твердые тела

The Organic Chemistry Tutor

164views

Атомные, ионные и молекулярные твердые вещества Пример 1

Jules Bruno

229views

Металл с высокой температурой плавления 9000 1

Металл с высокой температурой плавления | Топ-10 металлов с высокими температурами плавления

4 комментария админ

просмотров сообщений: 30,064

Многие знают, что металл с самой низкой температурой плавления — это ртуть, которая является единственным металлом, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре.

Но когда дело доходит до металл с высокой температурой плавления , наверное не многие знают ответ. Вот почему мы составили этот список металлов с высокой температурой плавления – топ-10.

Металл с высокой температурой плавления

Металл с высокой температурой плавления – топ-1. Вольфрам (W)

Вольфрам представляет собой тугоплавкий металл с самой высокой температурой плавления (3420 °C) . Наиболее важным преимуществом вольфрама как тугоплавкого металла является то, что он обладает хорошей жаропрочностью и хорошей коррозионной стойкостью к расплавленному щелочному металлу и пару. Только когда температура вольфрама превышает 1000 ℃, происходит улетучивание оксида и образование оксидов в жидкой фазе.

Однако недостатком этого материала является то, что его трудно пластически обрабатывать при комнатной температуре. Тугоплавкие металлы, представленные вольфрамом, широко используются в металлургии, химической промышленности, электронике, светотехнике, машиностроении.

Вольфрам

Металл с высокой температурой плавления – Вверху 2. Рений (Re)

Рений представляет собой серебристо-белый металл со второй по величине температурой плавления ( 3180 °C ) после вольфрама и имеет самый высокий точка кипения. Коммерческий рений обычно представляет собой порошок, и его можно прессовать или спекать в твердое вещество высокой плотности в вакууме или водороде с плотностью более 90% состояние металла.

Рениевые металлы обладают высокой пластичностью при отжиге, их можно сгибать и сворачивать. Блоки рения устойчивы к щелочам, серной кислоте, соляной кислоте, разбавленной азотной кислоте (азотная кислота неконцентрированная) и царской водке при стандартных температуре и давлении.

Рений

Мировое годовое производство рения колеблется от 40 до 50 тонн, в основном в Чили, США, Перу и Польше. Около 70% часть рения в мире используется для изготовления деталей из жаропрочных сплавов для реактивных двигателей. Еще одним важным применением рения являются платино-рениевые катализаторы, которые можно использовать для производства бессвинцового высокооктанового бензина.

Металл с высокой температурой плавления – Топ 3. Тантал (Ta)

Тантал занимает третье место в нашем списке металлов с высокой температурой плавления. Он имеет температуру плавления 2966 °C .

Тантал можно вытягивать в тонкую фольгу благодаря его умеренной твердости и пластичности. Тантал имеет очень маленький коэффициент теплового расширения. Тантал обладает отличными химическими свойствами и обладает высокой устойчивостью к коррозии. Не реагирует на соляную кислоту, концентрированную азотную кислоту и «царскую водку» как в холодных, так и в горячих условиях.

Тантал

Тантал можно использовать для изготовления испарительных сосудов, а также электродов, выпрямителей и электролитических конденсаторов для электронных ламп. Тантал используется в медицине для изготовления тонких срезов или нитей для восстановления поврежденных тканей.

Из тантала изготавливают конденсаторы для использования в военной технике. Половина производимого в мире тантала используется для изготовления танталовых конденсаторов. Американское агентство оборонной логистики, крупнейший владелец металла, однажды выкупило треть мировых запасов тантала.

Металл с высокой температурой плавления — Top 4. Молибден (Mo)

Молибден , как и вольфрам, является тугоплавким металлом. Он занимает 4-е место в нашем списке металлов с высокой температурой плавления. Его температура плавления составляет 2620 °C .

Молибден в основном используется в черной металлургии. Добавление молибдена в нержавеющую сталь может улучшить коррозионную стойкость стали. Добавление молибдена к чугуну может повысить его прочность и износостойкость.

Молибден

Суперсплав на основе никеля, содержащий 18% молибдена , обладает высокой температурой плавления, низкой плотностью и малым коэффициентом теплового расширения. Молибден широко используется в электронных устройствах, таких как электронные лампы, транзисторы и выпрямители.

Металл с высокой температурой плавления – Top 5. Ниобий (Nb)
С температурой плавления 2468 °C , ниобий занимает 5-е место в нашем списке металлов с высокой температурой плавления.
Ниобий — редкий серебристо-серый, мягкий и ковкий металл с высокой температурой плавления . При комнатной температуре ниобий не реагирует с воздухом. Ниобий можно соединить с серой, азотом и углеродом непосредственно при высоких температурах. Ниобий не реагирует с неорганическими кислотами и основаниями, не растворяется в царской водке, но растворяется в плавиковой кислоте.
Ниобий
Содержание ниобия в земной коре составляет 20 ПП М, а распределение ресурсов ниобия относительно концентрированное. Благодаря хорошей сверхпроводимости, высокой температуре плавления, коррозионной стойкости и износостойкости ниобий широко используется в стали, сверхпроводящих материалах, аэрокосмической, атомной энергетике и других областях.
Металл с высокой температурой плавления — топ 6. Иридий (Ir)

Иридий занимает 9 место0093 6 место в нашем списке металлов с высокой температурой плавления . Его температура плавления составляет 2454 °C .

Иридий был открыт в 1803 году в нерастворимых примесях платины. Главный первооткрыватель, Смитсон Теннант, назвал его иридием в честь ириса из-за множества разноцветных солей.

Иридий

Иридий химически стабилен. Иридий – самый устойчивый к коррозии металл. Иридий химически устойчив к кислотам и нерастворим в них. Только губчатый иридий медленно растворяется в горячей царской водке.

Поскольку иридий очень устойчив к коррозии и высоким температурам, он очень подходит в качестве добавки к сплаву. Некоторые из давно используемых деталей авиационных двигателей изготовлены из иридиевого сплава.

Металл с высокой температурой плавления — Топ 7. Гафний (Hf)

Гафний — еще один металл с высокой температурой плавления, заслуживающий места в нашем списке. I имеет температуру плавления 2227 °C .

Гафний — блестящий серебристо-серый переходный металл. Гафний не взаимодействует с разбавленной соляной кислотой, разбавленной серной кислотой и сильным раствором щелочи, но может растворяться в плавиковой кислоте и царской водке.

Название элемента происходит от латинского названия города Копенгаген. В 1925 году шведский химик Эрвизи и голландский физик Костер получили чистую соль гафния, а затем восстановили ее металлическим натрием, чтобы получить чистый металлический гафний.

Гафний

Основным применением гафния является изготовление регулирующих стержней для ядерных реакторов. Чистый гафний обладает пластичностью, простотой обработки, жаростойкостью и коррозионной стойкостью, что является важным материалом в атомной энергетике.

Металл с высокой температурой плавления – Топ 8. Родий (Rh)

Родий занимает 8-е место в нашем списке металлов с высокой температурой плавления. Температура плавления этого тугоплавкого металла составляет 1960 °C .

Родий — серебристо-белый твердый металл с высокой отражательной способностью. Металлы родия обычно не образуют оксидов; расплавленный родий поглощает кислород, но при затвердевании кислород выделяется. Родий нерастворим в большинстве кислот, полностью нерастворим в азотной кислоте, мало растворим в царской водке.

Родий

Родий имеет высокую температуру плавления, высокую прочность, стабильные электротермические свойства, хорошую коррозионную стойкость, стойкость к высокотемпературному окислению и хорошую каталитическую активность. Поэтому родий широко используется в очистке выхлопных газов автомобилей, химической промышленности, аэрокосмической промышленности, производстве стекловолокна, электронной и электротехнической промышленности и других областях, известных как «промышленный витамин ».

Металл с высокой температурой плавления – верхняя часть 9. Хром (Cr)

Хром занимает 8 место в нашем списке металлов с высокой температурой плавления. Это серебристо-белый блестящий металл с температурой плавления 1907 °C .

Чистый хром пластичен, тогда как содержащий примеси хром тверд и хрупок. Плотность хрома 7,20 г/см3 . Этот тугоплавкий металл не растворяется в воде, но растворяется в сильных щелочных растворах. Хром обладает высокой коррозионной стойкостью и очень медленно окисляется на воздухе даже при сильном нагревании. Следовательно, хромирование других металлов может защитить металл.

Хром

Содержание хрома в земной коре 0,01% , ранг 17 . Свободного хрома в природе не существует, основной рудой, содержащей хром, является хромит. Хром широко используется в металлургии, химической промышленности, производстве чугуна, огнеупоров, высокоточной технологии и других областях.

Металл с высокой температурой плавления — 10 лучших. Титан (Ti)

Наш список не полон без титана . Этот тугоплавкий металл имеет высокую температуру плавления 1668 °С . Титан представляет собой серебристо-белый переходный металл, характеризующийся легким весом, высокой прочностью, металлическим блеском и устойчивостью к коррозии влажным хлором.

Однако титан нельзя использовать в сухом газообразном хлоре. Даже если температура ниже 0 ℃ в сухом газообразном хлоре, произойдет бурная химическая реакция с образованием тетрахлорида титана, а затем разложение с образованием дихлорида титана или даже возгорание. Только при содержании воды в газообразном хлоре выше 0,5% можно

титана быть надежно стабильным в нем.