Ученые создали самый тугоплавкий материал — Наука
ТАСС, 19 мая. Ученые синтезировали керамический материал с температурой плавления более 4 тыс. °С. Это делает его самым тугоплавким из известных науке материалов, пишет пресс-служба НИТУ «МИСиС».
Подобный материал, как пишет пресс-служба, можно использовать при изготовлении носовых обтекателей ракет и тех частей реактивных двигателей и крыльев самолетов, на которые ложатся особенно сложные тепловые и механические нагрузки. Это особенно важно при разработке космических кораблей и систем, которые могут многократно летать в космос и садиться на Землю.
«При выходе и повторном входе в атмосферу на поверхности и кромке крыльев воздушно-космических кораблей могут наблюдаться температуры порядка 2–4 тыс. °С. Поэтому возник вопрос о разработке новых материалов, способных работать при столь высоких температурах», – сказал один из авторов работы, сотрудник НИТУ «МИСиС» Дмитрий Московских.
Московских и его коллеги сделали большой шаг в сторону решения этой проблемы.
Тугоплавкость материала, который они создали, превосходит все известные соединения такого рода, а также другие известные вещества. При этом он отличается высокой механической прочностью.
Материал представляет собой соединение гафния с углеродом и азотом. Его существование еще в 2015 году предсказали американские химики из Брауновского университета. Их расчеты указали, что тугоплавкость этого материала должна достигать 4415 кельвинов, превосходя в этом отношении карбид тантала-гафния(TaHfC).
Российские исследователи и их коллеги из Университета Нотр-Дам (США) проверили это предсказание на практике. Они придумали, как получать большие количества этого соединения, чтобы можно было оценить его тугоплавкость и механические свойства.
Для этого ученые перемололи в специальной мельнице порошки из гафния и углерода, после чего поставили получившуюся смесь в специальную печь, которая была заполнена чистым азотом. Вставив в порошок электроды из вольфрама и пропустив через них ток, материаловеды запустили реакцию образования карбонитрида гафния, поддерживая четко выверенную температуру и давление внутри печи.
Просветив полученный порошок рентгеновским илучением, химики убедились в том, что они получили чистый карбонитрид гафния (HfCN), механические свойства которого совпадали с тем, что предсказывали теоретики в 2015 году. После этого Московских и его коллеги сравнили созданный ими материал с еще одним тугоплавким веществом, карбидом гафния (HfC).
Для этого ученые спрессовали порошок из того и другого вещества в тонкий лист и поместили их внутрь графитовых пластин, подключенных к мощному источнику тока. Эти опыты показали, что новый материал был более тугоплавок, чем его предшественник. Однако точную температуру его плавления ученые измерить не смогли. Пока можно только сказать, что она больше 4 тыс. °С (4273 кельвинов).
В дальнейшем, как отмечают ученые, они планируют измерить точную температуру плавления этого материала с помощью методов высокотемпературной пирометрии. Вдобавок они хотят проверить, как карбонитрид гафния ведет себя в гиперзвуковых условиях. Это важно для в аэрокосмической промышленности.
|
Кроме производства различных высококачественных бронзовых сплавов наша компания также выпускает полуфабрикаты и детали из тугоплавких металлов. Материалы соответствуют российскому ГОСТ и обладают улучшенными механическими и физическими свойствами. Тугоплавкие металлы: молибден, вольфрам, тантал, вольфрамовая медь, титан и сплавы на его основе, тяжелые металлы. Вольфрам AERIS 1700 – самый тугоплавкий и технически чистый металл, имеющий самую высокую точку плавления и очень высокую плотность. Обладает высокой степенью твердостью, антикоррозийными свойствами. Производится в виде проволоки, прутков, лент, листов. Вольфрам-медь AERIS 1705 – данный сплав сочетает в себе высокое сопротивление вольфрама износу и отличную электропроводность меди. Молибден AERIS 1710 – данный металл имеет схожие свойства с вольфрамом (Высокая температура плавления, высокий уровень усталости при повышенных температурах (в вакууме или в среде защитных газов до 2.000 К/1.727 С), низкое значение теплового расширения). Производится в виде проволоки, прутка, ленты, листа, трубы. Тантал AERIS 1715 – данный сплав используется для химического оборудования из-за его выдающихся свойств: хорошая обрабатываемость материала и химическое сопротивление. Титан AERIS 1725 – данный металл принадлежит группе легких металлов. Два самых используемых свойства этого металла – это коррозионная устойчивость к окислительным средам и самое высокое соотношение предела прочности к массе из всех металлических материалов. Свойства титана могут быть адаптированы к различным применениям посредством использования различных легирующих элементов. Титан-Цирконий-Молибден AERIS 1720 – данный сплав обладает таким свойствами как высокая точка плавления, высокий предел прочности, тепловое растяжение, хорошая термопроводность и химическое сопротивление. Поставляется в виде прутков, листов. Поставка осуществляется как за российские рубли со склада, так и за Евро с заключением прямого контракта с заводом-изготовителем. При долгосрочном сотрудничестве возможна отсрочка платежа 100%. |
| Скачать Спецификация на вольфрам AERIS 1700 |
| Скачать Спецификация на вольфрам-медь AERIS 1705 |
| Скачать Спецификация на молибден AERIS 1710 |
| Скачать Спецификация на тантал AERIS 1715 |
| Скачать Спецификация на титан AERIS 1725 |
| Скачать Спецификация на титан-цирконий-молибден AERIS 1720 |
| Скачать Тугоплавкие металлы AERIS 1700 — Химический состав |
Тугоплавкие металлы — MetalTek
Когда очень жарко, кажется, что ваша энергия и сила просто иссякают.
Металлы, используемые в высокотемпературных приложениях, не могут позволить себе роскошь расслабиться с прохладительным напитком. К счастью, есть металлы, которые продолжают работать, когда становится по-настоящему жарко. Среди них тугоплавкие металлы.
Тугоплавкие металлы представляют собой группу металлических элементов, обладающих высокой термостойкостью и износостойкостью. Принято считать, что вольфрам, молибден, ниобий, тантал и рений лучше всего подходят под большинство определений тугоплавких металлов. Эти элементы имеют общие определяющие свойства: температура плавления каждого из них превышает 2000°C/3632°F. Все они очень плотные, достаточно устойчивы к коррозии в чистом виде, а их прочность превышает прочность других металлов при экстремально высоких температурах. Тугоплавкие металлы широко используются в качестве легирующих элементов в сталях, нержавеющих сталях, жаропрочных сплавах и суперсплавах.
Несмотря на сходство свойств семейства, характеристики различаются в зависимости от материала.
Вольфрам (первоначально названный Вольфрам, поэтому символ элемента «W») имеет самую высокую плотность и самую высокую температуру плавления среди всех металлов и является самым распространенным из тугоплавких металлов. Он часто используется там, где присутствуют высокие температуры, необходима прочность, а высокая плотность не является проблемой. Скорее всего, вы сталкиваетесь с высокотемпературными свойствами вольфрама всякий раз, когда включаете лампу накаливания. Нити накала в большинстве этих ламп сделаны из вольфрама.
Другие высокотемпературные области применения включают ракетные сопла и легирующие добавки для жаропрочных и жаропрочных сплавов. Из-за своей высокой плотности он также используется для балансиров для самолетов и вертолетов, головок клюшек для гольфа.
Чаще используется и более экономичен молибден . Он используется в качестве упрочняющей твердый раствор добавки к стали и повышает устойчивость к точечной коррозии, делая нержавеющие стали более устойчивыми к коррозии в морской воде.
Молибден обычно используется в конструкционных трубах и трубопроводах, компонентах ракет и ракетных двигателей, а также в производстве управляющих стержней ядерных реакторов.
Ниобий (ранее колумбий) является наименее плотным из пяти тугоплавких металлов и может достигать широкого диапазона прочности и эластичности. Поскольку он окисляется при температурах выше примерно
400°C/726°F, используется защитное покрытие, чтобы избежать потери металла и хрупкости. Некоторые сплавы, содержащие ниобий, используются в авиационных турбинах и в экстремальных температурных условиях, например, в компонентах форсажной камеры.
Тантал также обладает высокой коррозионной стойкостью и может применяться в медицине и хирургии, а также в суровых кислотных средах. У вас есть тантал как часть вашего мобильного телефона или компьютера.
Наконец, рений считается очень желательным в качестве легирующей добавки с другими тугоплавкими металлами.
Вольфрам-рениевые сплавы обладают самой высокой термостойкостью среди всех металлов; комбинация резко увеличивает пластичность и прочность на растяжение. Рений находит применение в ядерных реакторах, миниатюрных ракетах и других коммерческих и аэрокосмических приложениях.
Хотя лимонад может помочь восстановить силы в жаркие дни, он не очень хороший сплав. Для этого у нас есть такие материалы, как тугоплавкие металлы.
Свойства и применение тугоплавких металлов
Периодическая таблица элементов
Молибден
Молибден занимает 42-е место в периодической таблице с температурой плавления 2610°C и плотностью 10,22 г/см3. Молибден обладает многими свойствами, которые делают его отличным кандидатом для изготовления деталей, и это наиболее часто используемый тугоплавкий металл.
Молибден является стандартом ламповой промышленности для оправок и опор, обычно в форме проволоки. Несколько уникальных свойств молибдена, которые удовлетворяют более строгим требованиям промышленности, увеличили использование молибдена в качестве материала в приложениях, требующих других форм измельчения.
Молибден поддается механической обработке и используется для изготовления оборудования для высокотемпературных печей и компонентов освещения.
Просмотреть запас молибдена
Вольфрам
Вольфрам занимает 74-е место в таблице Менделеева, между танталом и рением. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления (3410 градусов по Цельсию) из четырех распространенных тугоплавких металлов. Кроме того, при плотности 19,3 г/см3 по весу он уступает только рению и осмию.
Вольфрам давно используется для изготовления нитей накала в ламповой промышленности. Он обеспечивает исключительно высокую прочность при очень высоких температурах. Фактически, он обладает лучшей жаропрочностью из четырех распространенных тугоплавких металлов. Его высокотемпературная прочность в сочетании с хорошим удельным электрическим сопротивлением сделали его популярным выбором для других применений, помимо нитей накала. Высокая плотность и прочность вольфрама используются в противовесах самолетов, радиационной защите, системах вооружения, клюшках для гольфа, высокотемпературных печах и ракетных соплах.
Посмотреть запас вольфрама
Тантал
Тантал занимает 73-е место в периодической таблице. Он имеет температуру плавления 2996 градусов по Цельсию и плотность 16,654 г/см3. Тантал является одним из тугоплавких металлов, обладающих ценным сочетанием свойств.
Тантал является одним из наиболее устойчивых к коррозии металлов. Он используется в химических реакторах, медицинских имплантатах и высококислотных средах. Тантал и его сплавы занимают промежуточное положение между вольфрамом и молибденом по плотности и температуре плавления. Тантал легко обрабатывается при комнатной температуре. Его теплопроводность в четыре раза меньше, чем у молибдена, а коэффициент расширения на треть выше. Его прочность при повышенных температурах ниже по сравнению с вольфрамом и молибденом.
Просмотреть запас тантала
Ниобий
Ниобий, также известный как Колумбий, занимает 41-е место в периодической таблице.