Тугоплавкий металл: Самый тугоплавкий металл на земле

Содержание

Тугоплавкие металлы — список и область применения

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.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Тугоплавкий Металл 5 Букв — ответ на кроссворд и сканворд

Решение этого кроссворда состоит из 5 букв длиной и начинается с буквы Р

Ниже вы найдете правильный ответ на Тугоплавкий металл 5 букв, если вам нужна дополнительная помощь в завершении кроссворда, продолжайте навигацию и воспользуйтесь нашей функцией поиска.

ответ на кроссворд и сканворд

Суббота, 18 Декабря 2021 Г.

РЕНИЙ

предыдущий следующий

ты знаешь ответ ?

ответ:

связанные кроссворды

Рений

Рений

Re, химический элемент, 75, металл, открыт немецким учеными в
ноддаком и и
таке в 1925 г
Металл, существование которого предсказал д
менделеев

Тугоплавкие металлы — описание, изделия из тугоплавких Металлов — Портал о ломе, отходах и экологии

Содержание:

Разногласия в критическом параметре
Сравнительная таблица степени тугоплавкости чистых металлов
Общие свойства жаропрочных материалов
Получение тугоплавких материалов
Применение тугоплавких материалов
Видео – Вольфрам – 184

Определение “тугоплавкие металлы” не требует дополнительных пояснений в силу исчерпывающей информативности самого термина. Единственным нюансом остается пороговая температура плавления, после которой вещество можно считать тугоплавким.

Разногласия в критическом параметре

Одни источники устанавливают пороговую величину как 4000 F. В переводе на привычную шкалу это дает 2204 ⁰С. Согласно этому критерию, к жаропрочным относятся только пять элементов: вольфрам, ниобий, рений, тантал и молибден. Например, температура плавления вольфрама составляет 3422 ⁰С.

Видео – плавка вольфрама водородной горелкой

Другое утверждение позволяет расширить класс температуростойких материалов, поскольку принимает за точку отсчета температуру плавления железа – 1539 ⁰С. Это позволяет увеличить список еще на девять элементов, включив в него титан, ванадий, хром, иридий, цирконий, гафний, родий, рутений и осмий.

Существует еще несколько пороговых величин температуры, однако они не получили широкого распространения.

к содержанию ↑

Сравнительная таблица степени тугоплавкости чистых металлов

Следует отметить, что тугоплавкие материалы не ограничиваются исключительно металлами. К этой категории относится ряд соединений – сплавы и легированные металлы, разработанных, чтобы улучшить определенные характеристики исходного материала. Относительно чистых элементов, можно привести наглядную таблицу степени их температурной устойчивости. Возглавляет ее самый тугоплавкий металл, известный на сегодня, – вольфрам с температурой плавления 3422 ⁰С. Такая осторожная формулировка связана с попытками выделить металлы, обладающие порогом расплава, превосходящим вольфрам. Поэтому вопрос, какой металл самый тугоплавкий, может в будущем получить совсем иное определение.

Пороговые величины остальных соединений приведены ниже:

рений 3186;
осмий 3027;
тантал 3014;
молибден 2623;
ниобий 2477;
иридий 2446;
рутений 2334;
гафний 2233;
родий 1964;
ванадий 1910;
хром 1907;
цирконий 1855;
титан 1668.

Остается добавить еще один интересный факт, касающийся физических свойств жапропрочных элементов. Температура плавления некоторых из них чувствительная к чистоте материала. Ярким примером этому выступает хром, температура плавления которого может варьироваться от 1513 до 1920 ⁰С, в зависимости от химического состава примесей. Поэтому, данные интернет пространства часто разнятся точными цифрами, однако качественная составляющая от этого не страдает.

Хром в чистом виде

к содержанию ↑

Общие свойства жаропрочных материалов

Относительная схожесть физико-химических характеристик данных элементов, обусловлена общностью атомного строения и тем, что они оказываются переходными металлами. Напротив, различия в свойствах, связаны с их принадлежностью к широкому спектру групп Периодической таблицы: IV – VII.

Базовая общая характеристика тугоплавких материалов – прочные межатомные связи. Для их разрыва требуется высокая энергия, которая и обуславливает температуру плавления в тысячи градусов по Цельсию. Дополнительно, данное свойство сказывается на высоких значениях таких параметров тугоплавких металлов, как: твердость, механическая прочность, электрическое сопротивление.

Следующая характеристика, объединяющая данные элементы, – высокая химическая активность. Она связана с общей тенденцией тугоплавких металлов образовывать химические связи посредством свободной p- и частично заполненной d-орбитали, отдавая электроны с наружных уровней s и d. Это свойство затрудняет получение чистых тугоплавких металлов, разбивая технологическое производство на несколько этапов.

Строение жаропрочных элементов также идентично, все они характеризуются объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой. Для этой структуры характерно “охрупчивание”. Исключение составляет рений, обладающий гексагональной ячейкой. Переход в хрупкое состояние для каждого металла происходит при определенной температуре, регулирование которой достигается при помощи легирования.

Каждый тугоплавкий металл, по определению жаропрочный, однако не любой из них жаростойкий. Большинство тугоплавких металлов устойчивы к окислению и действию агрессивных сред: кислоты, щелочи; в обычных условиях. Однако, с повышением температуры до 400 ⁰С их активность аномально возрастает. Это требует создания определенных условий эксплуатации. Поэтому, изделия из тугоплавких металлов, при повышенных температурах использования, часто помещают в атмосферу инертных газов или добиваются степени разреженности воздуха до условий вакуума.

к содержанию ↑

Получение тугоплавких материалов

Как отмечалось ранее, основной препятствующий фактор производству жаропрочных металлов их высокая химическая активность, препятствующая выделению элементов в чистом виде.

Основной технологией получения остается порошковая металлургия. Данная методика позволяет получать порошки тугоплавких металлов различными способами:

Восстановление триоксидом водорода. Процесс производится в несколько этапов, внутри многотрубных печей при 750 – 950 °С. Технология применима под порошки тугоплавких металлов: вольфрам и молибден.
Восстановлением водородом перрената. Схема реализуется в производстве металлического рения. Рабочие температуры составляют около 500 °С. Заключительная стадия предусматривает отмывание порошка от щелочи. Для этого последовательно используется горячая вода и раствор соляной кислоты.
Использование солей металлов. Технология развита для выделения молибдена. Основным сырьем выступает аммонийная соль металла и его металлический порошок, вводимый в смесь на уровне 5 – 15% от массы. Состав проходит термическую обработку 500 – 850 °С в проточном инертном газе. Восстановление металла проходит в атмосфере водорода при температурах 800 – 1000 °С.

Производство тугоплавких металлов – порошковая металлургия

Экскурсия на производство

Способы получения жаропрочных металлов продолжают совершенствоваться, как и химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, что связано с развитием ядерной энергетики, авиастроения, появлением новых моделей ракетных двигателей.

Одно из крупнейших предприятий по производству вольфрама на территории РФ – унечский завод тугоплавких металлов. Этот предприятие относительно молодое, строительство его началось в 2007 году на территории населенного пункта Унеча. Производственный акцент завода направлен на порошки тугоплавких металлов, точнее вольфрама и его карбидов.

В дальнейшем, для получения слитков рассыпчатую массу спекают или сдавливают прессом. Подобным образом порошки тугоплавких металлов обрабатываются для производства жаропрочных изделий.

к содержанию ↑

Применение тугоплавких материалов

Применение чистых жаропрочных металлов имеет приоритеты по ряду направлений:

сверхзвуковая авиация;

производство космических кораблей;

изготовление управляемых снарядов, ракет;

электронная и вакуумная техника.

Космическая промышленность

Последний пункт затрагивает электроды электровакуумных радиоламп. Например, высокочистый ниобий используется для производства сеток, трубок электронных деталей. Также из него изготавливаются электроды – аноды электровакуумных приборов.

Электровакуумные радиолампы

Аналогичное применение свойственно молибдену, вольфраму. Эти металлы в чистом виде используются не только как нити накаливания, но и под электроды радиоламп, крючки, подвески электровакуумного оборудования. Монокристаллы вольфрама, напротив, эксплуатируются как подогреватели электродов, в частности катодов, а также при изготовлении электрических контактов, предохранителей.

Чистые ванадий и ниобий используются в ядерной энергетике, где их них изготовлены трубы атомных реакторов, оболочки тепловыделяющих элементов. Область применения высокочистого тантала – химия (посуда и аппаратура), поскольку металл обладает высокой стойкостью к коррозии.

Отдельно следует рассматривать тугоплавкий припой, поскольку он не включает металлов, имеющих высокие температуры плавления. Например, тугоплавкое олово не содержит порошки тугоплавких металлов. В качестве добавок тут используются медь, серебро, никель или магний.

Тугоплавкие металлы и сплавы востребованы как прокат, так и в других сферах. В частности, применение сплавов обусловлено способностью, модифицировать определенные свойства металла: понизить температуру охрупчивания, улучшить жаропорочные характеристики.

Прокат из тугоплавких металлов достаточно широк по ассортименту и включает:

листы;

полосы обычные и для глубокой вытяжки;

фольгу;

трубы;

проволоку и прутки.

Термоэлектродная проволока вольфрам-рениевая

Наиболее крупным отечественным производителем данного типа продукции выступает опытный завод тугоплавких металлов и твердых сплавов.

к содержанию ↑

Видео – Вольфрам – 184

Самый тугоплавкий металл в мире: виды, свойства

Главная » Обработка металла » Термообработка » Какой металл считается самым тугоплавким?

На чтение 4 мин

Содержание

Исторические сведения
Определение
Виды
Свойства
Физические свойства
Химические свойства
Применение

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.

К материалам с высокими температурами плавления относится и хром. Благодаря своим уникальным характеристикам он применяется в различных сферах промышленности. Обладает повышенной устойчивостью к критическим температурам и коррозийным процессам. Однако стоит учитывать его хрупкость.

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.

Применение

Изначально тугоплавкие металлы использовались при изготовлении конденсаторов и транзисторов для радиоэлектроники. Количество их сфер применения увеличилось только к середине 20 века. Промышленной комплекс расширился до изготовления деталей для станков, автомобилей, самолётов и ракет.

Сплавы, выдерживающие воздействие критических температур, начали использоваться для изготовления посуды. Тугоплавкие металлы применяются в процессе производства строительных и соединительных материалов. Из них делают детали для бытовых приборов и электроники.

( Пока оценок нет )

Наиболее тугоплавкий металл. Характеристика металлов

Металлы — это самый распространенный материал (наряду с пластмассами и стеклом), который применяется людьми с древних времен. Уже тогда человеку была известна характеристика металлов, он с выгодой использовал все их свойства для создания прекрасных произведений искусства, посуды, предметов быта, сооружений.

Одной из главных черт при рассмотрении этих веществ является их твердость и тугоплавкость. Именно эти качества позволяют определять область использования того или иного металла. Поэтому рассмотрим все физические свойства и особое внимание уделим вопросам плавкости.

Физические свойства металлов

Характеристика металлов по физическим свойствам может быть выражена в виде четырех основных пунктов.

Металлический блеск — все имеют примерно одинаковый серебристо-белый красивый характерный блеск, кроме меди и золота. Они имеют красноватый и желтый отлив соответственно. Кальций — серебристо-голубой.
Агрегатное состояние — все твердые при обычных условиях, кроме ртути, которая находится в виде жидкости.
Электро- и теплопроводность — характерна для всех металлов, однако выражена в разной степени.
Ковкость и пластичность — также общий для всех металлов параметр, который способен варьироваться в зависимости от конкретного представителя.
Температура плавления и кипения — определяет, какой металл тугоплавкий, а какой легкоплавкий. Этот параметр разный для всех элементов.

Все физические свойства объясняются особым строением металлической кристаллической решетки. Ее пространственным расположением, формой и прочностью.

Легкоплавкие и тугоплавкие металлы

Данный параметр является очень важным, когда речь заходит об областях применения рассматриваемых веществ. Тугоплавкие металлы и сплавы — это основа машино- и кораблестроения, выплавки и литья многих важный изделий, получения качественного рабочего инструмента. Поэтому знание температур плавления и кипения играет основополагающую роль.

Характеризуя металлы по прочности, можно разделить их на твердые и хрупкие. Если же говорить о тугоплавкости, то здесь выделяют две основные группы:

Легкоплавкие — это такие, которые способны менять агрегатное состояние при температурах ниже 1000 ^оС. Примерами могут служить: олово, свинец, ртуть, натрий, цезий, марганец, цинк, алюминий и другие.
Тугоплавкими считаются те, чья температура плавления выше обозначенной величины. Их не так много, а на практике применяется еще меньше.

Таблица металлов, имеющих температуру плавления свыше 1000 ^оС, представлена ниже. Именно в ней и располагаются самые тугоплавкие представители.

Название металла	Температура плавления, ^оС	Температура кипения, ^оС
Золото, Au	1064.18	2856
Бериллий, Ве	1287	2471
Кобальт, Со	1495	2927
Хром, Cr	1907	2671
Медь, Cu	1084,62	2562
Железо, Fe	1538	2861
Гафний, Hf	2233	4603
Иридий, Ir	2446	4428
Марганец, Mn	1246	2061
Молибден, Мо	2623	4639
Ниобий, Nb	2477	4744
Никель, Ni	1455	2913
Палладий, Pd	1554,9	2963
Платина, Pt	1768. 4	3825
Рений, Re	3186	5596
Родий, Rh	1964	3695
Рутений, Ru	2334	4150
Тантал, Та	3017	5458
Технеций, Тс	2157	4265
Торий, Th	1750	4788
Титан, Ti	1668	3287
Ванадий, V	1910	3407
Вольфрам, W	3422	5555
Цирконий, Zr	1855	4409

Данная таблица металлов включает в себя всех представителей, чья температура плавления выше 1000 ^оС. Однако на практике многие из них не применяются по различным причинам. Например, из-за экономической выгоды или вследствие радиоактивности, слишком высокой степени хрупкости, подверженности коррозионному воздействию.

Также из данных таблицы очевидно, что самый тугоплавкий металл в мире — это вольфрам. Наименьший показатель у золота. При работе с металлами важное значение имеет мягкость. Поэтому многие из обозначенных выше также не используются в технических целях.

Наиболее тугоплавкий металл — вольфрам

В периодической системе располагается под порядковым номером 74. Название получил по фамилии известного физика Стивена Вольфрама. При обычных условиях представляет собой твердый тугоплавкий металл серебристо-белого цвета. Обладает ярко выраженным металлическим блеском. Химически практически инертен, в реакции вступает неохотно.

В природе содержится в виде минералов:

вольфрамит;
шеелит;
гюбнерит;
ферберит.

Учеными было доказано, что вольфрам — наиболее тугоплавкий металл из всех существующих. Однако существуют предположения о том, что сиборгий теоретически способен побить рекорд этого металла. Но он является радиоактивным элементом с очень коротким периодом существования. Поэтому доказать это пока невозможно.

При определенной температуре (свыше 1500 ^оС) вольфрам становится ковким и пластичным. Поэтому возможно изготовление тонкой проволоки на его основе. Это свойство используется для изготовления нитей накаливания в обычных бытовых электрических лампочках.

Как наиболее тугоплавкий металл, выдерживающий температуры больше 3400 ^оС, вольфрам применяется в следующих областях техники:

как электрод при аргонной сварке;
для получения кислотоустойчивых, износостойких и жаростойких сплавов;
в качестве нагревательного элемента;
в вакуумных трубках как нить накаливания и прочее.

Помимо металлического вольфрама, широко применяются в технике, науке и электронике его соединения. Как самый тугоплавкий металл в мире он и соединения формирует с очень высококачественными характеристиками: прочные, устойчивые практически ко всем видам химического воздействия, не подвергающиеся коррозии, выдерживающие низкие и высокие температуры (победит, сульфид вольфрама, его монокристаллы и другие вещества).

Ниобий и его сплавы

Nb, или ниобий, — при обычных условиях серебристо-белый блестящий металл. Он также является тугоплавким, поскольку температура перехода в жидкое состояние для него составляет 2477 ^оС. Именно это качество, а также сочетание низкой химической активности и сверхпроводимости позволяет ниобию становиться все более популярным в практической деятельности человека с каждым годом. Сегодня этот металл используется в таких отраслях, как:

ракетостроение;
авиационная и космическая промышленность;
атомная энергетика;
химическое аппаратостроение;
радиотехника.

Этот металл сохраняет свои физические свойства даже при очень низких температурах. Изделия на его основе отличаются коррозионной устойчивостью, жаростойкостью, прочностью, отличной проводимостью.

Этот металл добавляют к алюминиевым материалам для повышения химической стойкости. Из него изготовляют катоды и аноды, им легируют цветные сплавы. Даже монеты в некоторых странах делают с содержанием ниобия.

Тантал

Металл, в свободном виде и при обычных условиях покрытый оксидной пленкой. Обладает набором физических свойств, которые позволяют ему быть широко распространенным и очень важным для человека. Его основные характеристики следующие:

При температуре свыше 1000 ^оС становится сверхпроводником.
Это наиболее тугоплавкий металл после вольфрама и рения. Температура плавления составляет 3017^оС.
Прекрасно поглощает газы.
С ним легко работать, так как он прокатывается в пласты, фольгу и проволоку без особого труда.
Обладает хорошей твердостью и не хрупкий, сохраняет пластичность.
Очень устойчив к воздействию химических агентов (не растворяется даже в царской водке).

Благодаря таким характеристикам сумел завоевать популярность как основа для многих жаропрочных и кислотоустойчивых, антикоррозионных сплавов. Его многочисленные соединения находят применение в ядерной физике, электронике, приборах вычислительного плана. Используются как сверхпроводники. Раньше тантал использовался как элемент в лампах накаливания. Сейчас его место занял вольфрам.

Хром и его сплавы

Один из самых твердых металлов, в естественном виде голубовато-белой окраски. Его температура плавления ниже, чем у рассмотренных до сих пор элементов, и составляет 1907 ^оС. Однако он все равно используется в технике и промышленности повсеместно, так как хорошо поддается механическим воздействиям, обрабатывается и формуется.

Особенно ценен хром в качестве напылителя. Его наносят на изделия для придания им красивого блеска, защиты от коррозии и повышения износостойкости. Процесс называется хромированием.

Сплавы хрома очень популярны. Ведь даже небольшое количество этого металла в сплаве значительно увеличивает твердость и устойчивость последнего к воздействиям.

Цирконий

Один из самых дорогих металлов, поэтому применение его в технических целях затруднено. Однако физические характеристики делают его просто незаменимым во многих других отраслях.

При обычных условиях это красивый серебристо-белый металл. Обладает достаточно высокой температурой плавления — 1855 ^оС. Имеет хорошую твердость, устойчивость к коррозии, так как химически не активен. Также отличается великолепной биологической совместимостью с кожей человека и всего организма в целом. Это делает его ценным металлом для использования в медицине (инструменты, протезы и так далее).

Основные области применения циркония и его соединений, в том числе сплавов, следующие:

ядерная энергетика;
пиротехника;
легирование металлов;
медицина;
изготовление биопосуды;
конструкционный материал;
как сверхпроводник.

Из циркония и сплавов на его основе изготавливаются даже украшения, способные влиять на улучшение состояния здоровья человека.

Молибден

Если выяснять, какой металл самый тугоплавкий, то, помимо обозначенного вольфрама, можно назвать и молибден. Его температура плавления составляет 2623 ^оС. При этом он достаточно твердый, пластичный и поддающийся обработке.

Используется он в основном не в чистом виде, а как составной компонент сплавов. Они, благодаря присутствию молибдена, значительно укрепляются в износостойкости, жаропрочности и антикоррозийности.

Некоторые соединения молибдена используют как технические смазки. Также этот металл является легирующим материалом, одновременно влияющим и на прочность, и на антикоррозийность, что встречается очень редко.

Ванадий

Серый металл с серебристым блеском. Обладает достаточно высоким показателем плавкости (1920 ^оС). Используется в основном как катализатор во многих процессах, благодаря своей инертности. Применяется в энергетике как химический источник тока, в производствах неорганических кислот. Основное значение имеет не чистый металл, а именно некоторые его соединения.

Рений и сплавы на его основе

Какой металл самый тугоплавкий после вольфрама? Это рений. Его показатель плавкости составляет 3186 ^оС. По прочности превосходит и вольфрам, и молибден. Пластичность его не слишком высока. Спрос на рений очень велик, а вот добыча составляет сложности. Вследствие этого он является самым дорогим металлом из существующих на сегодняшний день.

Применяется для изготовления:

реактивных двигателей;
термопар;
нитей накаливания для спектрометров и прочих устройств;
как катализатор при нефтепереработке.

Все области применения дорогостоящие, поэтому он используется только в случае крайней необходимости, когда заменить чем-либо другим возможности нет.

Титановые сплавы

Титан — это очень легкий металл серебристо-белого цвета, который находит широкое применение в металлургической промышленности и металлообработке. Может взорваться при нахождении в мелкодисперсном состоянии, поэтому является пожароопасным.

Применяется в авиа- и ракетостроении, при производстве кораблей. Широко используется в медицине благодаря биологической совместимости с организмом (протезы, пирсинги, имплантаты и прочее).

название и свойства :: SYL.ru

Микродозирвание: как экономить на уходе за кожей и не допускать раздражения

Легко пользоваться: чем хороши накладные волосы

Наши ошибки в приготовлении овсяных хлопьев и работа над ними

С мясом или даже веганский: как приготовить луковый пирог на любой вкус

Тупой боб как главный микротренд осени: тенденции и модные вариации стрижки 2022

Для жиры, сухих, для перхоти и не только: маски для волос на все случаи

Стрижки осени 2022 для полных женщин с круглым лицом: идеи на любой возраст

Убрать ботву и не только: чек-лист садовых и огородных работ на сентябрь

«Сонные глаза»: как воспроизвести трендовый макияж самостоятельно

Коллагена меньше: почему у мужчин не бывает целлюлита

Автор Светлана Павлова December 7, 2017

Металлы относятся к самым распространенным материалам наравне со стеклом и пластмассами. Они используются людьми с давних времен. На практике люди познавали свойства металлов и с выгодой использовали их для изготовления посуды, бытовых предметов, различных сооружений и произведений искусства. Основной характеристикой этих материалов является их тугоплавкость и твердость. Собственно, от этих качеств зависит их применение в той или иной области.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Коротко о железе

Этот металл называют основным конструкционным материалом. Детали из железа встречаются как на космическом корабле или подводной лодке, так и дома на кухне в виде столовых приборов и различных украшений. Этот металл имеет серебристо-серый цвет, обладает мягкостью, пластичностью и магнитными свойствами. Железо является очень активным элементом, на воздухе образуется оксидная пленка, которая препятствует продолжению реакции. Во влажной среде появляется ржавчина.

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.

Вместо заключения

Примерно тридцать тысяч тонн в год вольфрама производится во всем мире. Этот металл непременно входит в состав наилучших сортов сталей для изготовления инструментов. На нужды металлургии расходуется до 95% всего вырабатываемого вольфрама. Для удешевления процесса в основном используют более дешевый сплав, состоящий из 80% процентов вольфрама и 20% железа. Используя свойства вольфрама, его сплав с медью и никелем применяют для производства контейнеров, используемых под хранение радиоактивных веществ. В радиотерапии этот же сплав служит для изготовления экранов, обеспечивая надежную защиту.

Тугоплавкие металлы, металлы платиновой группы и керамика Ultramet

Материалы 101stefano Grossi

Тугоплавкие металлы — это те металлы в периодической таблице, которые обладают высокой температурой плавления. При повышенных температурах тугоплавкие металлы обладают отличными механическими свойствами. За исключением вольфрама, все они обладают отличной пластичностью.

Области применения, поддерживаемые Ultramet

Вольфрам, 6165°F (3407°C)
Без водородного охрупчивания
Высокотемпературные тигли для выращивания кристаллов
Боеголовки взрывного формования
Элементы высокотемпературных печей и тепловые экраны

Рений, 5756°F (3180°C)
Пластичность, прочность при температуре, отсутствие водородной хрупкости 3-0 9 высокопроизводительные ракетные двигатели
В сочетании с платиной, катализатор риформинга при производстве бензина
Легирующий агент в жаропрочных сплавах турбинных лопаток

Тантал, 5457°F (3014°C)
Биосовместимость, отличная коррозионная стойкость
Биомедицинские имплантаты
Химическая промышленность — даже тонкие пленки тантала защищают стали и сплавы на основе никеля от кислотного воздействия
Высокотемпературные печи для изготовления конденсаторов 2617°C)
Без водородного охрупчивания
Стеклоформовочная промышленность для электродов-расплавов
Форсунки для изготовления стекловолокна и других изделий, контактирующих с расплавленным стеклом

Ниобий, 4473°F (2467°C)
Меньшая коррозионная стойкость, более низкая стоимость по сравнению с танталом
Химическая промышленность
Высокотемпературные тигли для выращивания кристаллов

Осмий
Родий	Иридиум
Палладий	Платина

Металлы платиновой группы уникальны среди переходных металлов, потому что (за исключением осмия) они сочетают превосходную каталитическую активность с низкой химической активностью. В результате металлы платиновой группы в Ультрамете используются в основном для двух целей: защитных и каталитических покрытий.

Иридий и платина чаще всего используются в качестве защитных покрытий. Платина обычно обладает лучшей стойкостью к окислению, чем иридий, но иридий имеет более высокую температуру плавления и поэтому лучше подходит для высокотемпературных применений, таких как ракетные двигатели. Защитные покрытия должны быть непрерывными и не иметь пор и других дефектов, которые позволили бы химически активным частицам достичь подлежащего защите материала.

Морфология каталитического покрытия отличается от морфологии защитного покрытия. В каталитическом покрытии металл диспергируется на подложке в виде небольших (10 нм) кластеров, а непокрытые участки подложки существуют между кластерами. Этот тип морфологии максимизирует площадь поверхности металла и позволяет сторонам кластеров, а не только вершинам, действовать как каталитические поверхности.

Металлы платиновой группы

Рутений	Осмий
Родий	Иридиум
Палладий	Платина

Керамика

Керамика представляет собой ковалентные соединения, обычно содержащие атомы металлов и неметаллов. Карбид титана и оксид алюминия являются примерами керамики. Керамика обычно имеет высокие температуры плавления, высокую твердость, отличную стойкость к химической коррозии, отличную эрозионную стойкость и хорошие механические свойства при повышенных температурах. Некоторые керамики являются хорошими тепловыми или электрическими проводниками, тогда как другие являются хорошими изоляторами или диэлектриками.

Хрупкость керамики обусловливает их типичное использование в качестве покрытий или армирования волокнами. При использовании в качестве покрытия керамика обеспечивает износостойкость и/или защиту от окисления/коррозии. Например, режущие инструменты могут быть покрыты карбидом титана, который благодаря своей твердости обеспечивает превосходную износостойкость и увеличивает срок службы инструмента. Графитовые компоненты могут быть покрыты карбидом кремния для обеспечения стойкости к окислению. Другие покрытия, такие как карбид гафния/карбид кремния Ultramet, специально разработаны для обеспечения максимальной защиты от химического и окислительного воздействия при повышенных температурах.

Поскольку керамика обычно имеет меньшую плотность, чем тугоплавкие металлы, велик интерес к замене тяжелых металлических компонентов керамикой. Чтобы уменьшить хрупкость, керамику армируют высокопрочными волокнами, чтобы обеспечить стойкость к разрушению и свести к минимуму хрупкость. Керамика, армированная волокном, чаще всего изготавливается из карбида кремния из-за его низкой плотности, высокой прочности и превосходной стойкости к окислению/коррозии. Для более требовательных применений используется армированный волокном карбид циркония. Из керамики получаются отличные высокотемпературные фильтры и подложки для катализаторов, поскольку они демонстрируют впечатляющие свойства при высоких температурах.

Услуги

Перейти к началу

Каковы характеристики тугоплавкого металла?

0 Комментарий админ

Просмотры сообщений: 2,225

Хотите узнать характеристики тугоплавкого металла ? Тогда вы пришли в нужное место. В этой статье мы поговорим о характеристиках тугоплавкого металла . Во-первых, давайте взглянем на определение тугоплавкого металла.

Характеристики тугоплавких металлов

Определение тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы относятся к металлам с температурой плавления выше 3632°F и определенным количеством запасов, включая вольфрам, тантал, , хром, ванадий, цирконий и титан.

Обычно тугоплавкие металлы имеют большую плотность и большой вес. Сплавы с тугоплавким металлом в качестве матрицы, дополненные другими элементами, называются сплавами тугоплавких металлов. Тугоплавкий металл имеет хорошую жаропрочность как одну из его наиболее важных сильных сторон.

Кроме того, он обладает хорошей коррозионной стойкостью к расплавленным щелочным металлам и пару. Однако плохая стойкость к окислению при высокой температуре является основным недостатком тугоплавкого металла .

Характеристики тугоплавких металлов

Характеристики тугоплавких металлов
1. Низкотемпературная хрупкость
Тугоплавкие металлы не будет легко трескаться или ломаться при высоких температурах и может выдерживать повторный нагрев или термический удар. Вольфрам, молибден, хром и другие тугоплавкие металлы при низких температурах, вероятно, становятся хрупкими, а при высоких температурах превращаются в пластичные.
Температура вязко-хрупкого перехода (DBTT) является важным показателем пластичности обработки и использования тугоплавких металлов . На DBTT могут влиять многие факторы, такие как чистота материала, ингредиенты сплавов, методы обработки и структуры.
Есть два способа уменьшить DBTT. Одним из них является добавление элементов сплава в тугоплавкие металлы . Например, рений можно добавить к вольфраму . Другой путь — выбор более разумных методов обработки, например, технологии переработки пластика.
2. Стойкость к окислению
Тугоплавкие металлы высокой плотности очень стабильны при комнатной температуре и не легко окисляются на воздухе. Однако тугоплавких металлов быстро окисляется при высоких температурах. Вольфрам и молибден начинают окисляться примерно при 752°F. Они будут окисляться и генерироваться соответственно в WO3 и MoO3 при повышении температуры.
Когда температура достигает 1562°F и 1112°F, материалы заметно сублимируются. Рений начинает окисляться при 572°F и превращается в Re2O7 при температуре 662°F. Тантал и ниобий начинают окисляться при температурах 536°F и 392°F.
При температуре выше 932°F они превращаются в Ta2O5 и Nb2O5. Титан и цирконий могут быстро окисляться при температуре от 1112℉ до 1292℉. Порошок циркония и титана может самовоспламеняться на воздухе и даже гореть со взрывом.
Чтобы решить проблему окисления, есть две меры. Первый занимается производством сплавов-антиоксидантов, а второй – покрывает тугоплавкие металлы антиоксидантными покрытиями. Однако проблема окисления тугоплавких металлов при высоких температурах до сих пор полностью не решена.
Стойкость к окислению
3. Стойкость к окислению
Вольфрам, молибден, рений не реагируют с водородом, но их оксиды могут быть восстановлены до металла водородом при определенной температуре. Вольфрам , молибден и рений могут стать хрупкими при поглощении водорода.
Когда температура достигает от 572°F до 932°F, эти металлы поглощают большое количество водорода и превращаются в хрупкие гидриды металлов. В условиях высокого вакуума будет выделяться водород.
Таким образом, эта особенность тугоплавких металлов может быть использована для получения порошкового сплава титана, циркония, тантала и ниобия.
Водородная реакция
3. Коррозионная стойкость
Тугоплавкие металлы обладают хорошей коррозионной стойкостью. При температуре ниже 302°F поверхность тантала имеет плотную и стабильную оксидную пленку. Поэтому химические свойства тантала очень стабильны.
Тантал обладает отличной стойкостью к серной, соляной, азотной, фосфорной, органическим кислотам и гидрохлориду азотной кислоты, но плавится в плавиковой кислоте, концентрированном растворе щелочи и расплавленном основании.
Коррозионная стойкость ниобия аналогична стойкости тантала, но не так хороша, как Ta. Вольфрам очень стабилен при комнатной температуре в соляной, серной, азотной, плавиковой кислоте и царской водке, но легко подвергается коррозии нитратом натрия.
Молибден подобен вольфраму, но не так хорош в коррозионной стойкости. В общем, тантал, ниобий, титан, цирконий и другие тугоплавкие металлы являются отличными антикоррозионными материалами для работы в качестве защитных слоев.
Коррозионная стойкость
Заключение
Спасибо, что прочитали нашу статью, и надеемся, что она вам понравилась. Если вы хотите узнать больше о характеристиках тугоплавких металлов, вы можете посетить Advanced Refractory Metals ( ARM ) для получения дополнительной информации.
Штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния, США, ARM — ведущий производитель и поставщик тугоплавких металлов по всему миру, предоставляющий клиентам высококачественные изделия из тугоплавких металлов, такие как вольфрам, молибден, тантал, рений, титан, и цирконий по очень конкурентоспособной цене.
Похожие сообщения:
Как продлить срок службы молибденовой проволоки?
8 Превосходные свойства титана, которые делают его новым морским металлом
Все, что вам нужно знать о тугоплавких металлах
Каков статус применения тугоплавкого металлического материала?
Тугоплавкие металлы (определение, примеры и применение) – Материаловедение и инженерия
«Тугоплавкие металлы» — это один из разговорных терминов, используемых для обозначения материалов с очень высокой температурой плавления. Тугоплавкие металлы имеют несколько общих характеристик друг с другом, в зависимости от определения пользователя.
Тугоплавкие металлы — это металлические элементы с самой высокой температурой плавления, высокой твердостью и высокой плотностью. Консервативные определения «тугоплавких» относятся к 5 промышленно используемым металлам с температурой плавления >2000°C: вольфрам (W), рений (Re), тантал (Ta), молибден (Mo) и ниобий (Nb). Более широкие определения включают до 15 металлов.
В этой статье я объясню общие области применения всех 15 тугоплавких металлов.
Контур
Неоспоримые тугоплавкие металлы
Расширенный список тугоплавких металлов
Общие свойства тугоплавких металлов
Приложения
Последние мысли
Ссылки и дополнительная литература
Неоспоримые тугоплавкие металлы
5 неоспоримых тугоплавких металлов: вольфрам, рений, тантал, молибден и ниобий.

Вольперист (W) 3380 ° C, BCC
Rhenium (RE) 3180 ° C, HCP

Tantalum (TA) 3014 ° C, BCC. 9063. 9015 (TANLALUM (TA) 3014 ° C, BCC.6915 9015 (TANLALUM (TA) 3014 ° C, BCC. 9063. (TANLALUM (TA). C, BCC
Ниобий (Nb) 2468°C, BCC

Эти металлы обычно плотные, твердые и имеют очень высокую температуру плавления. Они также достаточно многочисленны, чтобы быть полезными в общих инженерных приложениях. Осмий является примером металла с высокой температурой плавления, который не всегда считается тугоплавким металлом, хотя он имеет 3-ю самую высокую температуру плавления среди всех металлов, поскольку он редко используется при высоких температурах (его оксид токсичен).

Расширенный список тугоплавких металлов

В дополнение к металлам, перечисленным выше, мы могли бы также считать тугоплавкими металлы все металлы с температурой плавления >1650°C :

Осмий (Os) 3027°C , HCP
Iridium (IR) 2447 ° C, FCC
Рутений (RU) 2250 ° C, HCP
HAFNIIM (HF) 2227 ° C, HCP 905 9005 9005 (HFE) 2227 ° C, HCP 9063 905 (HF) (HF) 9003. (HF)
12 (HF). °C, HCP (радиоактивный)
Rhodium (RH) 1963 ° C, FCC
Vanadium (V) 1902 ° C, BCC
Хром (CR) 1857 ° C, BCC
ZIRCON (ZR).
Титан (Ti) 1670°C, HCP

Некоторые из этих металлов, такие как цирконий, титан, ванадий и хром, не включены в более строгое определение, поскольку они имеют низкую плотность и низкую температуру плавления. ниже 2000°С. Другие обычно не используются для промышленных высокотемпературных применений из-за стоимости (Ru, Ir, Os), токсичности (Os) или даже радиоактивности (Tc).

Общие свойства тугоплавких металлов

Все тугоплавкие металлы имеют плотноупакованную или почти плотноупакованную кристаллическую структуру: FCC, BCC или HCP. Большинство из них имеют кристаллическую структуру ОЦК. Из 5 бесспорных тугоплавких металлов 4 имеют ОЦК-структуру, а 1 — ГПУ-структуру.

Мое лучшее объяснение высоких температур плавления, связанных с кристаллической структурой ОЦК, заключается в том, что она почти плотно упакована, поэтому в целом стабильна, но в ней больше пустого пространства, чем в действительно плотноупакованной решетке, что дает атомам больше места для взаимодействия. вибрировать, прежде чем вырваться из решетки. Для (очень сложного) математического доказательства того, почему ОЦК имеет тенденцию быть наиболее стабильной высокотемпературной фазой, ознакомьтесь с этой статьей Александра и МакТэга.

Все тугоплавкие металлы имеют очень высокую температуру плавления. В зависимости от того, кого вы спросите, могут быть разные ограничения температуры. Ниобий имеет самую низкую температуру плавления среди традиционных тугоплавких металлов, но все же выше 2400°C. В расширенном списке, который я представляю, цирконий имеет самую низкую температуру плавления при 1850°C.

Тугоплавкие металлы, как правило, имеют высокую плотность (вольфрам и осмий являются самыми тяжелыми элементами) и высокую твердость (вольфрам и рений известны своей твердостью). Эта комбинация делает тугоплавкие металлы пригодными для применений, требующих высокой износостойкости; однако многие тугоплавкие металлы также хрупкие.

Тугоплавкие металлы обычно плохо поддаются коррозии. Фактически, иридий, осмий, родий и рутений являются тугоплавкими и благородными металлами.

Однако тугоплавкие металлы с по легко окисляются.

Благодаря сочетанию высокой прочности и термостойкости тугоплавкие металлы относительно устойчивы к ползучести. Поскольку они часто имеют низкую скорость диффузии, они особенно полезны для легирования другими элементами для улучшения сопротивления ползучести основного сплава.

Области применения

Вольфрам (W)

Металл, способный выдерживать самые высокие температуры, также не особенно дорог, поэтому вольфрам является предпочтительным металлом для высокотемпературных применений, таких как лампы накаливания нити накала , сварка электроды , и нагревательные элементы печи .

Рений (Re)

Используется в суперсплавах для реактивных двигателей для замедления диффузии (в основном 70% извлеченного рения используется для этой цели). Это редкий/дорогой элемент, поэтому он редко используется в качестве основного основного металла в сплаве.

Осмий (Os)

На самом деле его применение почти не связано с его высокой температурой плавления, потому что оксид осмия сверхтоксичен. Однако он может быть чрезвычайно твердым/износостойким при обычных температурах — например, вы могли использовать сплав осмия и иридия для наконечников перьевых ручек.

Тантал (Ta)

Тантал используется для изготовления высокотемпературных коррозионно-стойких сплавов, таких как те, которые используются в деталях для вакуумных печей .

Молибден (Mo)
Как и многие другие материалы в его списке, молибден в основном используется для сплавов с другими металлами. Он находит широкое применение в суперсплавах для реактивных двигателей. Это полезный легирующий элемент, потому что он относительно легкий. Mo и Nb имеют наилучшее сочетание низкой плотности и высокой температуры плавления.
Ниобий (Nb)
Ниобий — элемент, используемый в суперсплавах. Сплавы на основе ниобия также используются в аэрокосмической технике в качестве материалов для сопел двигателей жидкостных ракет.
Иридий (Ir)
Существуют свечи зажигания на основе иридия , которые используются в авиации. Он в основном используется в приложениях, связанных с электроникой.
Рутений (Ru)
Когда речь идет о высокотемпературных применениях, рутений используется в качестве легирующей добавки к суперсплавам. Рутений также может быть сплавлен с платиной для повышения износостойкости платины без потери других свойств платины.
Гафний (Hf)
Как и многие другие материалы в этом списке, гафний в основном используется для сплавов с другими металлами, такими как Fe, Ti, Nb, Ta и другими. Сплав C103, состоящий из Nb (89%), Hf (10%) и Ti (1%), использовался в соплах жидкостных ракетных двигателей основного двигателя лунных модулей Apollo. Иногда его добавляют в суперсплавы на основе никеля для улучшения сцепления защитных оксидных слоев.
Технеций (Tc)
Технеций является радиоактивным, что несколько ограничивает его применение. Однако его можно использовать для медицинской радиационной визуализации, а также его можно легировать сталью для повышения коррозионной стойкости. Вам просто нужно убедиться, что эта сталь находится в месте, куда люди не могут добраться!
Родий (Rh)
Родий — это благородный металл, который редко вступает в реакцию с другими химическими веществами, что делает его хорошим катализатором. Как и Pt, Rh используется для проводов, которые могут подвергаться воздействию горячей/коррозионной среды. Pt может выдерживать высокие температуры и коррозию без легирования , что позволяет ей сохранять свою электропроводность. Родий встречается даже реже, чем платина.
Ванадий (V)
Ванадий используется в реактивных двигателях в качестве легирующей добавки к техническому титановому сплаву (Ti-6Al-4V). Один сплав на основе ванадия (V-4Cr-4Ti) является многообещающим кандидатом для использования в будущих термоядерных реакторах
Хром (Cr)
Хотя хром имеет высокую температуру плавления, он более известен своей низкой плотностью и устойчивостью к окислению. Cr является основным легирующим элементом (помимо железа) в нержавеющей стали, и его добавляют в турбины из жаропрочных сплавов. Даже если жаропрочные сплавы не содержат непосредственно Cr, они могут иметь тонкое покрытие из сплава Cr для защиты от окисления.
Цирконий (Zr)
Когда речь идет о высокотемпературных применениях, цирконий широко используется в виде оксида циркония. YSZ – ZrO ₂ -8 мас. % Y ₂ O ₃ (так называемый оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия) – обычно используемое защитное покрытие, целью которого является повышение максимальной рабочей температуры жаропрочных сплавов, используемых в реактивных двигателях.
Титан (Ti)
Титан используется в компрессорах реактивных двигателей (Ti-6Al-4V).
Последние мысли
Вот оно! Все тугоплавкие металлы, включая строгое определение W, Re, Ta, Mo и Nb; а также более широкие определения, включающие Ir, Os, Hf, Rh, Ru, Zr, Tc, Cr, V и Ti.
Эти металлы обладают высокой твердостью, высокими температурами плавления, высокой плотностью, высокой износостойкостью, хорошей коррозионной стойкостью и плохой стойкостью к окислению. (Не все эти обобщения верны для всех металлов в списке, особенно для тех, которые не входят в состав основных 5 тугоплавких металлов).
Тугоплавкие сплавы обычно используются в высокотемпературных приложениях, таких как сварочные электроды, нагревательные катушки, детали ракет и лопатки газовых турбин. Вольфрам является наиболее распространенным тугоплавким элементом, потому что он имеет самую высокую температуру плавления, твердые механические свойства, а также является одним из наиболее распространенных тугоплавких элементов (поэтому он дешев).
Refractory Metal Vickers Hardness (HV)
Tungsten (W) 350
Rhenium (Re) 250
Tantalum (Ta) 89
Molybdenum (Mo) 156
Niobium (Nb) 135
Titanium (Ti) 99
Vanadium (V) 64
Chromium (Cr) 108
Zirconium (Zr) 92
Ruthenium (Ru) 234
Rhodium (Rh) 127
Hafnium (HF) 180
OSMIUM (OS) 422
IRIDIUM (IR) 180
9 9063 1809 9003. могут предложить менее плотные альтернативы.
Список рефрактерных металлов
(«Консервативное определение») W, RE, TA, MO, NB
СПИСОК ЛИЧНОГО НА ОТРЕЛЕНИЯ
. W, Re, Ta, Mo, Nb, Ir, Os, Hf,
Rh, Ru, Zr, Tc, Cr, V, Ti
Типичные свойства Высокая температура плавления, плотность,
и износостойкость;
хорошая коррозионная стойкость;
плохая стойкость к окислению;
slow diffusion rates
Melting Point Range (°C) 1670 (Ti) – 3380 (W)
Density Range (g/cm3) 4. 5 (Ti) – 22.6 ( OS)
Диапазон твердости (HV) 64 (V) — 422 (OS)
Ценовой диапазон (USD/LBS) Varies от 5 для 5 для
для
для
для
для
для
для
для
. Р*
*Цены на металлы очень изменчивы!
Тугоплавкие металлы также имеют низкую скорость диффузии, поэтому их часто добавляют в сплавы для повышения сопротивления ползучести. Скорость диффузии зависит от химического состава, поэтому не существует простого правила, для которого элемент является самым медленным диффузором, но известно, что рений медленно действует в жаропрочных сплавах на основе никеля и вызывает «эффект рения» превосходного сопротивления ползучести в жаропрочных сплавах на основе никеля.
Ссылки и дополнительная литература
Если вам понравилась эта статья, вы также можете найти ее интересной для металлов с высокой температурой плавления.
Если вы хотите узнать больше о сплавах в целом, здесь вы найдете нашу статью на эту тему.
Технические характеристики тугоплавких металлов
Нажмите на ссылку ниже, чтобы перейти к нужному разделу
Типовой анализ
Данные по молибдену
Данные по молибдену и вольфраму
Химическая активность молибдена
Химическая реактивность вольфрама
Химическая реактивность тантала
Сравнительные оценки обрабатываемости
Вакуумные печи
Radiant Shield Данные для молибдена
Механическая обработка и сварка никель-железных сплавов
Температуры плавления металлов
Плотность металлов
Пайка присадочных металлов
Американский номер калибра проволоки (AWG) в дюймах/мм
Таблица преобразования шероховатости поверхности
Свойства вольфрамового сплава
Элемент Максимальный % молибдена Максимум % вольфрама Максимальный % тантала Максимальный % ниобия
Алюминий 0,001 0,002 — 0,005
Кальций 0,003 0,003 — —
Хром 0,005 0,002 — —
Медь 0,001 0,002 — —
Железо 0,005 0,003 0,010 0,01
Свинец 0,002 0,002 — —
Магний 0,001 0,002 — —
Молибден 99,95 мин. — 0,010 0,01
Марганец 0,001 0,002 — —
Никель 0,001 0,003 0,005 0,005
Кремний 0,003 0,002 0,005 0,005
Олово 0,003 0,002 — —
Титан 0,002 0,002 0,005 —
Тантал — — 99,90 Мин. 0,2
Вольфрам — 99,95 Мин. 0,030 0,05
Углерод 0,005 0,005 0,0075 0,01
Кислород — — 0,020 0,025
Азот — — 0,0075 0,01
Водород — — 0,0001 0,0015
Ниобий — — 0,050 99,9
Типичные свойства молибдена, тантала, вольфрама
Только диапазоны: Данные будут варьироваться в зависимости от типа образца и предыдущего опыта работы
5 Молибден Вольфрам Тантал
Собственность Атомный номер 42 74 73
Атомный вес 95,95 183,86 180,95
Атомный объем 9,41 9,53 10,90
Тип решетки Куб по центру тела Куб по центру тела Куб по центру тела
Постоянная решетки;
20°С, А 3. 1468 3.1585 3.3026
Изотоп (природный) 92, 94, 95, 96, 97, 98, 100 180, 182, 183, 184 186 181
Масса Плотность при 20°C г/см3 10,2 19,3 16,6
Плотность при 20°C фунт/дюйм 3 0,368 0,697 0,600
Тепловые свойства Температура плавления, °С 2610 3410 2996
Температура кипения, °С 5560 5900 6100
Коэффициент линейного расширения на °C 4,9 х 10-6 4,3 х 10-6 6,5 х 10-6
Теплопроводность при 20°С, кал/см2/см°С/сек. 0,35 0,40 0,130
Удельная теплоемкость, кал/г/°С; 20°С 0,061 0,032 0,036
Электрические свойства Электропроводность, % IACS 30% 31% 13%
Удельное сопротивление, мкОм-см; 20°С 5,7 5,5 13,5
Температурный коэффициент удельного сопротивления на °C (0-100°C) 0,0046 0,0046 0,0038
Механические свойства Прочность на растяжение при комнатной температуре, psi 100 000–200 000 100 000–500 000 35 000–70 000
Прочность на растяжение – 500°C psi 35 000–65 000 75 000–200 000 25 000–45 000
Прочность на растяжение при 1000°C psi 20 000–30 000 50 000–75 000 13 000–17 000
Модуль упругости Юнга; фунт/дюйм2
Комнатная температура 46 х 106 59 х 106 27 х 106
500°C 41 х 106 55 х 106 25 х 106
1000°С 39 х 106 50 х 106 22 х 106
Спектральный коэффициент излучения (длина волны прибл. 0,65) 0,37 (1000°С) 0,45 (900°С) 0,46 (900°С)
Рабочая температура 1600°С 1700°С Комната
Температура рекристаллизации 900-1200°С 1200-1400°С 1000-1250°С
Температура для снятия напряжения 800°С 1100°С 850°С
Металлография травитель Горячий h3O2; 6% раствор ВЧ-NH; F сол Алк.K3FE(CN) соль
Полировка Alumina — румяна для отделки
Примечание. Протравливайте и полируйте несколько раз, пока не появятся границы зерен.
↑ к началу страницы ↑
Данные по молибдену
↑ к началу ↑
Данные по молибдену и вольфраму
↑ вверх ↑
Химическая активность молибдена
R = Устойчив. VR = Переменное сопротивление в зависимости от температуры и концентрации. NR = Нестойкий.
Реагент Р ВР NR
Вода х
Соляная кислота1 х
Соляная кислота (холодная) х
Серная кислота (горячая) х
Азотная кислота (холодная) х
Азотная кислота (горячая) х
Царская водка (холодная) х
Царская водка (горячая) х
Азотно-фтористоводородная смесь1 х
Водный аммиак х
Водный едкий натр/калий х
Расплавленный каустик х
Расплавленный каустик2 х
Бор (горячая)-боридная смесь х
Углерод (1100°C)-карбидная формация х
Кремний (1000°C)-силицидная формация х
Фосфор х
Сульфидная формация (440°C) х
Йод х
Бром х
Хлор х
Фтор (комнатная температура) х
Кислород или воздух (>400°C) х
Кислород или воздух (>600°C) х
Реагент Р ВР NR
Водород х
Азот х
Инертные газы (все) х
Угарный газ (1400°C) – карбидная формация х
Двуокись углерода (1200°C) – окисление х
Углеводороды (1100°C) – карбидная формация х
Алюминий (расплавленный) х
Железо (расплавленное) х
Кобальт (расплавленный) х
Никель (расплавленный) х
Олово (расплавленное) х
Цинк (расплавленный) х
Свинец х
Цезий х
Галлий х
Калий х
Литий х
Магний х
Натрий х
Меркурий х
Висмут х
KNO2, KNO3, KCLO3 (расплавленный) х
Расплавленное стекло х
Al2O3, BeO, MgO, ThO2, ZrO2(<1700°C) х
Примечания: Может быть горячей или холодной или расплавленной щелочью в присутствии KNO2, KNO3, KCLO3, PbO2.
↑ вверх ↑
Химическая активность вольфрама
R = Устойчив. VR = Переменное сопротивление в зависимости от температуры и концентрации. NR = Нестойкий.
Реагент Р ВР NR
Вода х
Водяной пар (красное каление) – окисление х
Соляная кислота х
Соляная кислота х
Серная кислота х
Азотная кислота х
Царская водка (холодная) х
Царская водка (тепло/горячо) х
Азотно-фтористоводородная смесь х
Водный едкий натр/калий х
Аммиак х
Аммиак в присутствии h3O2 х
Аммиак (<700°C) х
Аммиак (>700°C) х
Углерод (>1400°C)-карбидная формация х
Йод (при красном калении) х
Бром (при красном калении) х
Хлор (>250°C) х
Сероуглерод (красное каление) х
Ртуть (и пары) х
Реагент Р ВР NR
Фтор х
Кислород или воздух (<400°C) х
Кислород или воздух (>400°C) х
В воздухе х
Водород х
Азот х
Оксид углерода (<800°C) х
Оксид углерода (>800°C) х
Двуокись углерода (>1200°C) – окисление х
Оксид алюминия-Окисление х
Оксид магния — окисление х
Оксид тория (>2220°C) — окисление х
Нитрит натрия (расплавленный) х
Сера (расплавленная, кипящая) х
Газообразный водород/хлорид (<600°C) х
Оксид азота (горячий) – окисление х
Сероводород (красное каление) х
Двуокись серы (красное каление) х
В присутствии KNO2, KNO3, KCLO3, PbO2 х
↑ наверх ↑
Химическая активность тантала
R = Устойчив. VR = Переменное сопротивление в зависимости от температуры и концентрации. NR = Нестойкий.
Реагент Р ВР NR
Уксусная кислота х
Ангидрид уксусной кислоты х
Хлорид алюминия х
Сульфат алюминия х
Аммиак х
Хлорид аммония х
Гидроксид аммония х
Нитрат аммония х
Фосфат аммония х
Сульфат аммония х
Амилацетат или хлорид х
Царская водка х
Мышьяковая кислота х
Гидроксид бария х
Бром сухой (<200°C) х
Гидроксид кальция х
Гипохлорит кальция х
Хлорированный рассол х
Хлор. Углеводороды х
Хлор сухой (<175°C) х
Хлор, влажный х
Оксиды хлора х
Хлоруксусная кислота х
Хромовая кислота х
Решения для хромирования х
Чистящий раствор х
Соли меди х
Этилендибромид х
Этилхлорид х
Жирные кислоты х
Хлорид железа х
Сульфат железа х
Сульфат железа х
Фтор х
Муравьиная кислота х
Дымящая азотная кислота х
Дымящая серная кислота х
Бромистоводородная кислота х
Соляная кислота х
Синильная кислота х
Плавиковая кислота х
Бромоводород х
Хлороводород х
Йодоводород х
Перекись водорода х
Сероводород х
Хлорноватистая кислота х
Йод (<1000°C) х
Молочная кислота х
Хлорид магния х
Сульфат магния х
Хлорид ртути х
Реагент Р ВР NR
Метилсерная кислота х
Хлорид никеля х
Сульфат никеля х
Азотная кислота х
Азотная кислота дымящаяся х
Оксиды азота х
Азотистая кислота х
Нитрозилхлорид х
Органический хлорид х
Щавелевая кислота х
Хлорная кислота х
Фенол х
Фосфорная кислота <4 ppmF х
Травильные кислоты1 х
Фталевый ангидрид х
Карбонат калия х
Калия хлорид х
Дихромат калия х
Гидроксид калия2 х
Гидроксид калия3 х
Калий йодид-йод х
Нитрат серебра х
Бисульфат натрия, расплавленный х
Бисульфат натрия, раствор х
Бромид натрия х
Карбонат натрия х
Хлорат натрия х
Хлорид натрия х
Гидроксид натрия2 х
Гидроксид натрия3 х
Гипохлорит натрия х
Нитрат натрия х
Сульфат натрия х
Сульфид натрия х
Сульфит натрия х
Хлорид олова х
Сера (<500°C) х
Двуокись серы х
Триоксид серы х
Серная кислота (>160°C) х
Хлорид цинка х
Сульфат цинка х
Жидкие металлы
Висмут (<900°C) х
Галлий (<450°C) х
Свинец (<1000°C) х
Литий (<1000°C) х
Магний (<1150°C) х
Ртуть (<600°C) х
Натрий (<1000°C) х
Натрий-калиевые сплавы (<1000°C) х
Цинк (<500°C) х
↑ вверх ↑
Сравнительные оценки обрабатываемости некоторых тугоплавких металлов и других сложных материалов

Твердосплавный инструмент

Классы обрабатываемости
Материал заготовки Твердость Скорость у поверхности (фут/мин) Глубина резания (дюймы) Подача (дюйм/об) Тип Срок службы (дюйм3) Скорость съема (дюйм3/мин) Относительная скорость съема Относительная стоимость удаления
Сталь
4130 200 левов 445 0,12 0,019 С6 582 11,50 100,0 1
4130 54RC 90 0,12 0,004 С6 19 0,62 5,4 19
Суперсплавы
Рене 41 320 левов 70 0,06 0,009 С2 23 0,47 4. 1 25
Рене 41 365 бат 70 0,06 0,009 С2 16 0,47 4.1 25
Тугоплавкие металлы
ТЗМ 217 БН 350 0,06 0,009 С2 99 2,30 20,0 5
Ниобий 112 БН 300 0,12 0,005 С2 151 2,20 19,0 6
Нелегированный деформируемый молибден 223 руб. 275 0,10 0,010 С1 132 3,30 29,0 4
Примечание:
Номинальные значения основаны на скорости съема металла для стали 4130 при прочности на растяжение 100 000 фунтов на кв. дюйм как 100; более низкие числа указывают на худшую обрабатываемость.
↑ к началу страницы ↑
Вакуумные печи
В конструкции вакуумной печи с холодной стенкой нагрев осуществляется изнутри вакуумной камеры, поэтому потери тепла из рабочей зоны на холодную стенку должны быть уменьшены. Для совместимости с вакуумной системой изоляция должна соответствовать определенным требованиям. К ним относятся:
слабое поглощение
абсорбция
чистота; материал не должен быть подвержен пылению, которое может повредить вакуумные насосы.
низкотемпературный аккумулятор для облегчения охлаждения
легкий вес
высокая прочность
Молибден — идеальный материал для этого применения. Rembar имеет в наличии все материалы, обычно используемые в вакуумных печах, и может производить большую часть как новых, так и запасных частей. Существуют три основные системы изоляции, которые удовлетворяют большинству вышеперечисленных требований. Эти системы можно классифицировать как:
Shield Pack
серия неконтактирующих металлических листов.
Пакет изоляции
внутренний металлический экран, поддерживающий сплошную изоляцию на металлической внешней оболочке.
Самооблицовочная изоляция
, такая как жесткие алюмосиликатные волокна и графитовый войлок.
Система изоляции экрана состоит из многослойной конструкции, состоящей из металлических листов, разделенных на несколько отражающих экранов. Выбор материала экрана зависит от максимальной рабочей температуры системы. Чаще всего используется молибден.
Преимущество Radiant Molybdenum Shielding по сравнению с другими материалами:
Чистота
Молибден не отслаивается от частиц, которые могут загрязнить работу или насосную систему.
Тепло
Поглощение тепла молибденом отражает лучистую энергию. Это единственный способ передачи тепла в вакууме.
Дегазация
Молибден не поглощает газы, как другие материалы. Поэтому он не выделяет их во время нагрева, чтобы избежать длительного времени откачки.
Аккумулятор с низким тепловыделением
Молибден не сохраняет температуру так долго, как другие материалы, и поэтому обеспечивает более быстрое охлаждение.
↑ вверх ↑
Данные по радиационному экрану для молибдена
Температура печи, x F 1832 1832 2012 2012 2400 2400
Температура холодной оболочки, x F 100 100 100 100 100 100
Количество экранов (1–10) 1 2 1 2 1 2
Ср. Коэффициент излучения экрана (0–1,0) 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Коэффициент излучения холодной оболочки (0,9 тип.) 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
Расчетная температура экрана IN x F
Экран №1 1484 1646 1637 1811 1965 2167
#2 Экран 1250 1384 1672
Расчетные тепловые потери (кВт/фут2) 4,0 2,4 5,5 3,3 9,8 5,9
Температура печи, x F 2400 2400 2400 2400 2192 2192
Температура холодной оболочки, x F 150 150 150 150 100 100
Количество экранов (1–10) 3 4 5 6 1 2
Ср. Коэффициент излучения экрана (0–1,0) 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Коэффициент излучения холодной оболочки (0,9 тип.) 0,70 0,70 0,70 0,70 0,90 0,90
Расчетная температура экрана IN x F
Экран №1 2247 2282 2305 2320 1789 1976
Экран #2 1976 2087 2151 2194 1517
Экран №3 1563 1832 1966 2047
Экран №4 1444 1723 1869
Экран #5 1354 1636
Экран #6 1282
Расчетные тепловые потери (кВт/фут2) 4,0 3. 1 2,6 2,2 7,3 4,3
↑ вверх ↑
Механическая обработка и сварка Никель-железные сплавы
(ASTM F-15 и аналогичные сплавы)
В целом, эти сплавы несложно обрабатывать, при условии, что эти материалы легко закаляться. Также обратите внимание, что при выборе таких факторов, как геометрия инструмента и материал, скорость, подача, смазочно-охлаждающая жидкость и т. д. уделяется надлежащее внимание. Следующие данные предназначены в качестве руководства по правильному выбору этих параметров для обработки сплавов Ni-Fe.
Общая обработка
Для обеспечения плавного резания необходимо обеспечить максимальную жесткость инструмента и заготовки.
Скорость машины должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить достаточный крутящий момент или усилие на режущей кромке и предотвратить замедление.
Инструменты должны быть острыми с высокой степенью чистоты поверхности передней поверхности.
Материал инструмента должен быть либо быстрорежущей сталью, либо карбидом вольфрама.
Смазочно-охлаждающие жидкости
При резке этого материала выделяется большое количество тепла. Следовательно, механическая обработка упрощается за счет использования хорошей смазочно-охлаждающей жидкости.
Для обычных машинных работ рекомендуется обильный поток (приблизительно 1 галлон/мин/л.с.) растворимого масла. Хлорированное масло рекомендуется для использования на автоматических и полуавтоматических машинах, где требуется чистое масло.
Токарно-расточная обработка
Общая установка для этих операций аналогична той, которая используется для обработки стали. Необходимо как можно точнее придерживаться следующего принципа.
Глубокий рез с легкой подачей предпочтительнее, чем легкий рез с большой подачей.
Углы затылка инструмента должны быть сведены к минимуму, чтобы обеспечить максимальную опору для режущей кромки.
Для обеспечения надлежащего удаления стружки при черновой обработке может потребоваться небольшое изменение значений заднего или бокового переднего угла. Это делается для того, чтобы стружка закручивалась и ломалась на заготовке перед инструментом.
Следующая геометрия инструмента, значения скорости и подачи даны в качестве общего руководства для использования с инструментами из карбида вольфрама. Для инструментов из быстрорежущей стали значения скорости и подачи, как правило, должны быть снижены примерно на 30 %.
Деталь Черновая обработка
Значение Чистовая обработка
Значение
Задний передний угол 8° 10°
Боковой передний угол 3° 8°
Передняя режущая кромка
Задний уголок 3° 3°
Режущая кромка скольжения
Задний угол 3° 3°
Угол траектории плана 8° 5°
Угол въезда в плане* 15° 20°
Носовой радиус 0,30 дюйма
(0,8 мм) 0,05 дюйма
(1,3 мм)
Скорость и
подачи Черновая обработка Отделка
Глубина резания 0,1 дюйма
(2,5 мм) <=0,010 дюйма
(0,25 мм)
Подача (мм/об) 0,015 дюйма
(0,4 мм) >=0,004 дюйма
(0,10 мм)
Скорость (фут/мин) 90 120
* Там, где невозможно или нецелесообразно применять это значение, уменьшение угла подхода в плане должно сопровождаться увеличением бокового наклона и уменьшением заднего наклона. Обратите внимание, что задний угол вспомогательной передней режущей кромки должен соответствовать области применения.
Техника строгания
Чтобы с помощью инструмента для чистовой обработки можно было выполнять только чистовую обработку, черновая обработка должна выполняться с точностью до 0,25 дюйма (0,635 мм) от конечного размера.
Рубанок типа «гусиная шея» рекомендуется для более гладких чистовых пропилов, поскольку его форма позволяет ему выдерживать большие механические удары, возникающие при обработке сплавов Ni-Fe.
Следующие углы инструмента даны в качестве общего руководства для использования с высокоскоростными инструментами.
Деталь Черновая обработка
Значение Чистовая обработка
Значение
Задний передний угол 8° 10°-15°
Боковой передний угол 15° 8°
Передняя режущая кромка
Задний угол 4° 4°
Режущая кромка скольжения
Задний угол 4° 4°
Носовой радиус 0,125 дюйма
(3 мм) 0,250 дюйма
(6 мм)
Сверление
При сверлении сплавов Ni-Fe необходимо соблюдать следующие принципы:
Следует использовать спиральные сверла из быстрорежущей стали с высокой степенью заточки канавки.
Сверла следует перетачивать, как только на них появляются признаки затупления.
На режущую кромку сверла должно попасть большое количество смазочно-охлаждающей жидкости.
При ручной подаче необходимо прикладывать достаточное давление, чтобы режущая кромка находилась под рабочей поверхностью, чтобы предотвратить деформационное упрочнение материала.
При сверлении ранее обработанной поверхности может потребоваться утончение полотна сверла и увеличение угла при вершине с номинальных 118° до 150°.
Окружная скорость должна быть порядка 50 футов поверхности в минуту с подачей не менее 0,004 дюйма/об (0,1 мм/об).
Прецизионное шлифование
Методы шлифования сплавов Ni-Fe аналогичны методам шлифования стали. Тем не менее, в определенных условиях требуется использовать колесо с более мягким покрытием, чтобы предотвратить нагрузку на колесо. Следует использовать обильный поток смазки.
Если требуется высокая проницаемость, окончательная шлифовка (после отжига) должна заканчиваться примерно пятью резами, постепенно уменьшающимися от 0,002 дюйма (0,05 мм) до 0,0002 дюйма (0,005 мм).
↑ вверх ↑
Температура плавления металлов
Высокая
°С °F
Вольфрам 3410 6170
Рений 3180 5756
Тантал 2996 5425
Осмий 2700 4892
Молибден 2610 4730
Иридий 2454 4449
Рутений 2450 4442
Ниобий 2468 4379
Бор 2300 4172
Гафний 2230 4046
Средний
°С °F
Родий 1966 3571
Хром 1930 3506
Цирконий 1857 3375
Торий 1845 3353
Платина 1773 3223
Титан 1725 3137
Ванадий 1710 3110
Палладий 1549 2820
Железо 1535 2795
Кобальт 1495 2723
Иттрий 1490 2714
Никель 1455 2651
Эрбий 1450 2642
Бериллий 1278 2332
Марганец 1220 2228
Европий 1150 2102
Уран 1133 2071
Медь 1083 1981
Самарий 1072 1962
Золото 1063 1945
Кремний 1410 2570
Низкий
°С °F
Неодим 1024 1875
Серебро 961 1762
Германий 947 1737
Лантан 920 1688
Барий 850 1562
Кальций 848 1558
Церий 815 1499
Мышьяк 814 1497
Стронций 774 1425
Алюминий 660 1220
Магний 651 1204
Сурьма 630 1166
Теллур 452 846
Цинк 419 786
Свинец 327 621
Кадмий 321 610
Таллий 302 576
Висмут 271 520
Олово 232 450
Селен 217 423
Литий 179 354
Индий 156 313
Натрий 98 208
Калий 62 144
Галлий 30 8
Меркурий -38,8 -38
↑ вверх ↑
Плотность металлов
Высокий
Г/СС
Осмий 22,48
Иридий 22,42
Платина 21,45
Рений 21. 02
Золото 19.30
Вольфрам 19.30
Уран 19.05
Тантал 16,60
Меркурий 13,55
Гафний 13.09
Родий 12,44
Рутений 12.20
Палладий 12.02
Таллий 11,85
Торий 11,70
Свинец 11,34
Серебро 10,49
Молибден 10.20
Средний
Г/СС
Висмут 9,90
Эрбий 9,16
Медь 8,96
Кобальт 8,92
Никель 8,90
Кадмий 8,65
Ниобий 8,57
Железо 7,87
Марганец 7,44
Индий 7,31
Олово 7,30
Хром 7,14
Цинк 7,14
Неодим 7,00
Самарий 6,93
Церий 6,78
Сурьма 6,68
Цирконий 6,50
Теллур 6,24
Лантан 6,19
Ванадий 6. 11
Низкий
Г/СС
Галлий 5,97
Мышьяк 5,73
Германий 5,32
Европий 5,24
Селен 4,81
Титан 4,50
Иттрий 4,34
Барий 3,50
Алюминий 2,70
Стронций 2,60
Бор 2,34
Кремний 2,32
Бериллий 1,84
Магний 1,74
Кальций 1,55
Натрий 0,97
Калий 0,86
Литий 0,53
↑ вверх ↑
Припой для тугоплавких металлов
Припой для пайки Температура ликвидуса
Аг 1760°F 960°С
Медь 1980°F 1052°С
Никель 2650°F 1454°С
палладий-молибден 2860°F 1571°С
Pt-Mo 3225°F 1774°С
Ag-Cu-Mo 1435°F 779°С
Ni-Cu 2460°F 1349°С
Пн-Ру 3450°F 1899°С
Pd-Cu 2200°F 1204°С
Золото-медь 1625°F 885°С
Au-Ni 1740°F 949°С
↑ к началу страницы ↑
Американский номер калибра проволоки (AWG) в дюймах/мм
Номер калибра Дюймы ММ
7/0 0,651300 16,54
6/0 0,580049 14,73
5/0 0,516549 13. 12
4/0 0,460000 11,68
3/0 0,409642 10,40
2/0 0,364797 9,266
1/0 0,324861 8.251
1 0,289297 7,348
2 0,257626 6,544
3 0,229423 5,827
4 0,204307 5,189
5 0,181941 4,621
6 0,162023 4.115
7 0,144285 3,665
8 0,128490 3,264
9 0,114424 2,906
10 0,101897 2,588
11 0,0 2,305
12 0,080808 2,053
13 0,071962 1,828
14 0,064084 1,628
15 0,057068 1. 450
16 0,050821 1,291
17 0,045257 1,150
18 0,040303 1,024
19 0,035891 0,9116
20 0,031961 0,8118
21 0,028462 0,7229
22 0,025347 0,6438
23 0,022572 0,5733
24 0,020101 0,5106
25 0,017900 0,4547
26 0,015941 0,4049
27 0,014196 0,3606
28 0,012641 0,3211
29 0,011258 0,2860
30 0,010025 0,2546
31 0,008928 0,2268
32 0,007950 0,2019
33 0,007080 0,1798
34 0,006305 0,1601
35 0,005615 0,1426
36 0,005000 0,1270
37 0,004453 0,1131
38 0,003965 0,1007
39 0,003531 0,08969
40 0,003145 0,07988
41 0,002800 0,07112
42 0,002494 0,06335
43 0,002221 0,05641
44 0,001978 0,05024
45 0,001761 0,04473
46 0,001568 0,03983
47 0,001397 0,03548
48 0,001244 0,03160
49 0,001108 0,02814
50 0,000986 0,02504
51 0,000878 0,02230
52 0,000782 0,01986
53 0,000697 0,01770
54 0,000620 0,01575
55 0,000552 0,01402
56 0,000492 0,01250
57 0,000438 0,01113
58 0,000390 0,00991
59 0,000347 0,00881
60 0,000309 0,00785
↑ наверх ↑
тугоплавких металлов: что делает их такими уникальными?
Опубликовано 14 июня 2016 г. от rgscontractors-admin • 0 комментариев
At R.G. Smith Company, у нас есть большой опыт во многих областях промышленного производства листового металла, включая наши усилия с тугоплавкими металлами. Возможно, вы слышали этот термин раньше, но знаете ли вы, что он означает? Что такое тугоплавкие металлы и как они используются для улучшения инструментов и машин, которые мы используем каждый день? Читайте дальше и узнайте, на что способны эти специальные металлы.
Что такое тугоплавкие металлы?
В двух словах, тугоплавкие металлы обладают особыми характеристиками, которые делают их более прочными и стойкими, чем другие более стандартные металлы. Это включает в себя очень высокую температуру плавления — до 6170 градусов по Фаренгейту! – высокая коррозионная стойкость, хорошая тепло- и электропроводность и многое другое, – отмечает PICK PM.
Преимущества тугоплавких металлов
Уникальные положительные характеристики тугоплавких металлов практически безграничны. Они обладают очень высокой устойчивостью к использованию в условиях высоких температур, что делает их популярным и надежным выбором для использования в самолетах. Именно поэтому они обычно используются для обработки других расплавленных металлов или стекла. Они также имеют очень высокую плотность, что делает их идеальными грузами для прецизионных балластов или, что более важно, в качестве грузов для головок клюшек для гольфа.
Более устойчивы к износу, чем стандартные металлы, тугоплавкие металлы изготовлены таким образом, что они более устойчивы к коррозии, а также чрезвычайно устойчивы к износу и истиранию, что идеально подходит для продления срока службы уплотнений, патрубков и седла клапанов.
Эти металлы также обладают отличными свойствами тепло- и электропроводности, исключительным уровнем твердости и высокой устойчивостью к тепловому удару, а также многими другими впечатляющими качествами.
Из чего состоит это семейство металлов?
Есть пять основных металлов, которые ставят под угрозу семейство огнеупоров. Это вольфрам, молибден, ниобий (иногда называемый колумбием), тантал и рений.
Каждый из этих металлов имеет свои преимущества и области применения. Из-за самой высокой температуры плавления вольфрам часто используется в производстве нагревательных лотков и радиационных экранов, а также в процессе сварочных электродов.
Молибден — прочный металл, поэтому он обеспечивает более высокую стойкость нержавеющих сталей. Ниобий обладает широким спектром свойств, поэтому его можно использовать для всего: от ядерных приложений до создания низколегированных сталей.
Тантал часто встречается с ниобием и часто используется для изготовления коррозионностойкого химического оборудования. Наконец, рений имеет очень высокую плотность и температуру плавления, что делает его идеальным для сочетания с другими тугоплавкими металлами.
В Р.Г. Smith Company, мы много лет работаем с тугоплавкими металлами. Мы предлагаем множество услуг по огнеупорам и участвовали во многих проектах по строительству огнеупоров, поэтому мы знаем свойства этих уникальных металлов и лучший способ работы с ними. Наши услуги варьируются от полной реконструкции и сноса до установки торкрет-бетона и изготовления сборных конструкций или блоков горелок для печей.
Если у вас запланирован проект по строительству огнеупоров и вы хотите работать с лучшими, позвоните нам сегодня в наш офис в Кантоне по телефону 330-456-3415 или в Мэнсфилде по телефону 419-524-4778.
Рубрики: Огнеупоры
Поиск сообщений
Поиск
Категории
КатегорииВыберите категориюПреимуществаБетонСтроительствостроительный бюстстроительный контрактстроительная защитастроительная стрелаИзготовленияРемонт фундаментаЗатирка желобовТеплообменникиПромышленные полыТрубопроводыПерерабатывающие заводыПроектыОгнеупорыреставрацияТакелажКровляКровля обслуживаниеБезопасностьЛистовой металлКровля из листового металлаУход за листовым металломКровля из листового металлаПреимущества стальной конструкцииСтальные конструкцииСтальные конструкцииВентиляцияРезервуары для храненияБез категории
Последние сообщения
Вот как вы можете поддерживать производительность Refractory на высоком уровне 10 апреля 2019 г.
Советы по выбору правильного напольного покрытия для вашего промышленного предприятия 19 марта 2019 г.
Как работа с подрядчиками по проектированию и сборке приносит пользу промышленным предприятиям 28 февраля 2019 г.
Архивы
Архивы Выбрать месяц Апрель 2019 Март 2019 Февраль 2019 Октябрь 2018 Сентябрь 2018 Август 2018 Июль 2018 Июнь 2018 Май 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 Август 2017 Ноябрь 16 Сентябрь 2016 г. август 2016 г., июль 2016 г., июнь 2016 г., май 2016 г., апрель 2016 г. Март 2016 г. Февраль 2016 г., январь 2016 г., декабрь 2015 г., ноябрь 2015 г., октябрь 2015 г., сентябрь 2015 г., август 2015 г., июль 2015 г., июнь 2015 г., май 2015 г. Апрель 2015 г. Март 2015 г. Февраль 2015 г. Январь 2015 г. Декабрь 2014 г. Ноябрь 2014 г. Сентябрь 2014 г. Август 2014 Июнь 2014 г. Апрель 2014 г. Март 2014 г. Май 2013 г. Апрель 2013 г. Март 2013 г. Февраль 2013 г. Январь 2013 г. Декабрь 2012 г. Ноябрь 2012 г.
Мета
Войти
Лента записей
Лента комментариев
WordPress.org
Контактная информация
Canton
1249 Dueber Ave SW Canton, OH 44706
тел.: 330-456-3415 | факс: 330-456-9638

Мэнсфилд
166 West Sixth Street Мэнсфилд, Огайо 44902
тел: 419-524-4778 | факс: 419-524-4779
Свяжитесь с нами!

Тугоплавкие металлы | All Metals & Forge Group
Тугоплавкие металлы характеризуются чрезвычайно высокими температурами плавления, которые намного выше, чем у железа, кобальта и никеля. Они используются в сложных условиях, требующих жаропрочности и коррозионной стойкости. Наиболее широко используемыми из этих металлов являются вольфрам, тантал, молибден и колумбий (ниобий). Они взаимно растворимы и образуют между собой твердорастворные сплавы в любом соотношении. Эти четыре тугоплавких металла и их сплавы доступны в форме мельниц, а также в виде таких продуктов, как винты, болты, шпильки и трубки.
Хотя температуры плавления всех этих металлов намного выше 4000°F, они окисляются при гораздо более низких температурах. Ускоренное окисление на воздухе происходит при 190°С для вольфрама, 395°С для молибдена, 425°С для тантала и колумбия. Поэтому на эти металлы необходимо наносить защитные покрытия, если они будут использоваться при более высоких температурах. Прочность на растяжение и предел текучести тугоплавких металлов в основном сохраняются при высокой температуре.
Колумбий и тантал: Эти металлы обычно рассматриваются вместе, поскольку большинство их рабочих характеристик схожи. Они могут быть изготовлены большинством обычных методов при комнатной температуре. Тяжелые профили для ковки можно нагревать без защиты примерно до 425°C.
Из нескольких танталовых сплавов товарного качества те, которые содержат вольфрам, колумбий и молибден, обычно сохраняют коррозионную стойкость тантала и обеспечивают более высокие механические свойства. Колумбий также доступен в сплавах, содержащих тантал, вольфрам, молибден, ванадий, гафний, цирконий или углерод. Сплавы обеспечивают улучшенные свойства при растяжении, текучести и ползучести, особенно в диапазоне температур от 1100 до 1650°C.
Большая часть листового металла из ниобия и тантала производится в диапазоне толщин от 0,004 до 0,060 дюйма. Колумбий, как и тантал, может быть сварен сам с собой и с некоторыми другими металлами контактной сваркой, сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) , а к себе дуговой сваркой в среде инертного газа. Электронно-лучевая сварка также может использоваться, в частности, для соединения с другими металлами. Однако поверхности, нагретые во время сварки выше 315°C, должны быть защищены инертным газом для предотвращения охрупчивания.
Тантал в основном применяется в анодах конденсаторов, нитях накала, газопоглотительных устройствах, оборудовании для химических процессов и компонентах высокотемпературных аэрокосмических двигателей. Колумбий используется в сверхпроводящих материалах, тонкопленочных подложках, электрических контактах, теплоотводах, а также в качестве легирующей добавки в сталях и жаропрочных сплавах.
Молибден: Вероятно, самый универсальный из тугоплавких металлов, молибден также является природным ресурсом Соединенных Штатов. Это превосходный конструкционный материал для применений, требующих высокой прочности и жесткости при температурах до 3000°F, где он может работать в вакууме или в инертной или восстановительной атмосфере.
Молибден нелегированный и его основной сплав ТЗМ получают методами порошковой металлургии и вакуумно-дуговой плавки. Оба они коммерчески доступны в обычных формах проката: поковочные заготовки, стержни, прутки, проволока, бесшовные трубы, пластины, полосы и тонкая фольга. По сравнению с нелегированным молибденом сплав TZM (Mo-0,5%Ti-0,1%Zr) развивает более высокую прочность при комнатной температуре и значительно более высокие свойства сопротивления разрушению и ползучести при всех повышенных температурах. При температуре от 1800 до 2000°F TZM может выдерживать давление 30 000 фунтов на квадратный дюйм в течение более 100 часов, что в три раза больше, чем для нелегированного молибдена.
Молибден и TZM легко обрабатываются обычными инструментами. Лист может обрабатываться штамповкой, штамповкой, центрифугированием и глубокой вытяжкой. Некоторые детали могут быть выкованы по форме. Молибденовую проволоку и порошок можно напылять пламенем на стальные подложки для спасения изношенных деталей или для изготовления износостойких поверхностей с низким коэффициентом трения для инструментов.
В неокисляющих средах металл устойчив к воздействию соляной, плавиковой, серной и фосфорной кислот. Молибден окисляется при высоких температурах с образованием летучего нетоксичного триоксида молибдена; однако такие детали, как шарнирные сопла, успешно использовались в ракетах и системах наведения ракет, когда время воздействия очень высоких температур баллистических газов было коротким.
Детали из молибдена можно сваривать инерционным, контактным и точечным способами на воздухе; сваркой TIG и MIG в инертной атмосфере; и электронно-лучевой сваркой в вакууме. Наилучшие швы получают сваркой инерцией (трением) и электронно-лучевой сваркой; сварные швы, выполненные другими методами, менее пластичны. Как правило, металл дуговой отливки дает лучшие сварные швы, чем изделия порошковой металлургии. Тяжелые секции из молибдена должны быть предварительно нагреты и подвергнуты последующему нагреву при сварке, чтобы уменьшить термические напряжения.
Поскольку модуль упругости молибдена составляет 47–106 фунтов на квадратный дюйм при комнатной температуре, он используется для расточных оправок и пиноли высокоскоростных внутришлифовальных станков, чтобы избежать вибрации и вибрации. Его относительно высокая электропроводность делает нелегированный молибден полезным для электрических и электронных применений. Он используется в производстве ламп накаливания, в качестве подложек в твердотельных электронных устройствах, в качестве электродов для оборудования электроэрозионной обработки и для плавки стекла, а также в качестве нагревательных элементов и отражателей или радиационных экранов для высокотемпературных вакуумных печей.
Поскольку он сохраняет полезную прочность при повышенных температурах, имеет низкий коэффициент теплового расширения и устойчив к эрозии расплавленными металлами, сплав TZM используется для изготовления стержней при литье алюминия под давлением и для полостей штампов при литье латуни, бронзы, и даже из нержавейки. Штампы из сплава ТЗМ массой в несколько тысяч фунтов применяют для изотермической штамповки деталей из жаропрочных сплавов авиационных газовых турбин, а штамповые вкладыши из ТЗМ — для штамповки стальных профилей. Прошивные наконечники TZM используются для производства бесшовных труб из нержавеющей стали.
Вольфрам: Во многих отношениях вольфрам подобен молибдену. Два металла имеют примерно одинаковую электропроводность и удельное сопротивление, коэффициент теплового расширения и примерно одинаковую стойкость к коррозии минеральными кислотами. Оба обладают высокой прочностью при температурах выше 2000°F, но поскольку температура плавления вольфрама выше, он сохраняет значительную прочность при более высоких температурах, чем молибден. Модуль упругости вольфрама примерно на 25% выше, чем у молибдена, а его плотность почти вдвое больше, чем у молибдена. Весь товарный нелегированный вольфрам производится методами порошковой металлургии; он доступен в виде стержня, проволоки, пластины, листа и некоторых кованых форм. Для некоторых специальных применений можно производить вольфрам с вакуумно-дуговым плавлением, но это дорого и ограничено относительно небольшими участками.
Несколько вольфрамовых сплавов получают путем жидкофазного спекания прессовок вольфрамового порошка со связующими из комбинаций никель-медь, железо-никель, железо-медь или никель-кобальт-молибден; вольфрам обычно составляет от 85 до 95% сплава по весу. Эти сплавы часто называют тяжелыми металлами или обрабатываемыми вольфрамовыми сплавами. В компактных формах сплавы можно обрабатывать точением, сверлением, расточкой, фрезерованием и формообразованием; они не доступны в форме продуктов проката, потому что они не могут быть обработаны при любой температуре.
Сплавы тяжелых металлов особенно подходят для изготовления противовесов самолетов и в качестве грузов в гирационных компасах. Вставки из тяжелых металлов используются в качестве сердечников тяжелых боевых снарядов. Вольфрамовые сплавы широко используются в качестве противовесов в спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа и теннисные ракетки. Защита от рентгеновских лучей — еще одно важное применение вольфрамовых сплавов.
Нити накаливания для ламп накаливания обычно представляют собой катушки из очень тонкой нелегированной вольфрамовой проволоки. Электронные лампы часто изготавливаются из вольфрама в качестве нагревателей; в некоторых современных лампах используются нагреватели из вольфрамового сплава, содержащего 3% рения. Термопара, рассчитанная на 4350°F, состоит из одной вольфрамовой проволоки, легированной 25% рения, и другой проволоки, легированной 5% рения.
Сопловые горловины из кованого и обработанного нелегированного вольфрама использовались в твердотопливных ракетных двигателях; одно время из пористых сростков вольфрамового порошка, пропитанных серебром, вырезали горловины для воздействия газов при температурах около 3500 °С. Нелегированный вольфрам используется для рентгеновских мишеней, для нитей накала в печах вакуумной металлизации и для электрических контактов, таких как точки распределения в автомобильных системах зажигания. Вольфрамовые электроды составляют основу сварки TIG. Водоохлаждаемые вольфрамовые наконечники применяются для вакуумно-дуговой плавки сплавов неплавящимся электродом.
Режущие инструменты и детали, которые должны противостоять сильному истиранию, часто изготавливаются из карбида вольфрама. Стружка или вставки из карбида вольфрама со шлифованными режущими кромками прикрепляются к корпусам стальных инструментов пайкой или винтами. Более высокие скорости резания и более длительный срок службы инструмента, ставшие возможными благодаря использованию инструментов из карбида вольфрама, таковы, что пластины выбрасываются после одного использования.
Матрицы из карбида вольфрама уже много лет используются для волочения проволоки. Вставки из карбида вольфрама используются во вращающихся долотах для бурения нефтяных и газовых скважин и при добыче полезных ископаемых.