Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, тантал

Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, танталВольфрам Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, танталМолибден Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, танталТантал Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, танталРений Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, танталМагний Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, танталЦирконий

Тугоплавкие металлы относятся к классу металлов, которые чрезвычайно устойчивы к высоким температурам и износу.Определение того, какие элементы принадлежат к этой группе отличается. Наиболее общее определение включает в себя пять элементов: ниобий, Молибден, Тантал, Вольфрам и Рений. Все они имеют некоторые общие свойства, в том числе температуру плавления выше 2000 °C и высокая твердость при комнатной температуре. Они химически инертны и обладают относительно высокой плотностью. Некоторые из них применяются в инструментах для работы металлов при высоких температурах, проволоке, литейных формах, а также судов химические реакции в агрессивных средах. Частично из-за высокой температуры плавления, тугоплавкие металлы устойчивы к деформации.

Определение

Основное определение «тугоплавких металлов» — высокая температура плавления, как ключевое требование. По одному из определений, температура плавления должна быть выше 2200 °C.

Ниобий, Молибден, Тантал, Вольфрам и Рений включены в основной список тугоплавких металлов.

 Также в список включены элементы с температурой плавления выше 2123 K (1850 ° C) — титан, ванадий, хром, Цирконий, гафний, рутений, осмий и иридий.

Физические свойства

Температура плавления тугоплавких металлов является самой высокой из всех элементы, кроме углерода, осмия и иридия. Высокая температура плавления определяет большинство сфер применения. Большинство физических свойств элементов в этой группе существенно различаются, потому что они являются членами различных групп.

Сопротивление ползучести является ключевым свойством тугоплавких металлов.

Ползучести коррелирует с температурой плавления материала; ползучесть алюминиевых сплавов начинаются при 200 °С, а для тугоплавких металлов температура выше 1500 °С приводит к ползучести.

Это сопротивление деформации при высоких температурах делает тугоплавкие металлы подходящими против воздействия при высокой температуре, например, в реактивных двигателях, или инструментах, используемых в процессе ковки.

Химические свойства

Тугоплавкие металлы имеют широкий спектр химических свойств, потому что они являются членами трех различных групп в периодической таблице. Они легко окисляются, но эта реакция замедляется в объеме металла с образованием стабильных оксидных слоев на поверхности. Все они сравнительно устойчивы к кислотам.

Применение

Тугоплавкие металлы используются в освещении, инструментах, смазочных материалах, ядерных стержнях управления реакцией, в качестве катализаторов. Тугоплавкие металлы могут быть произведены в форме проволоки, чушки, арматуры, листах , трубы, круга.

Вольфрам

Вольфрам был открыт в 1781 году шведским химиком Карл Вильгельм Шееле. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления из всех металлов — 3410 ° C (6170 °F).

Рений используется в сплавах вольфрама до 22% и улучшает коррозионную стойкость. Для порошковой металлургии вольфрам может быть использован для спекания. Содержание вольфрама в сплаве, как правило, выше 90%.

Вольфрам и его сплавы часто используются в сфере, где присутствует высокая температура, но все еще необходима высокая прочность плотность. Вольфрамовая проволока применяется в большинстве бытовых ламп накаливания, также распространены в промышленном освещении в качестве электродов в дуговых лампах.

Лампы получают свет при преобразовании электрической энергии в свет и, следовательно, высокая температура плавления имеет важное значение для применения в качестве нити накала лампы накаливания. Высокая температура плавления и износостойкость делает Вольфрам подходящий материалом для Вольфрамового электрода.

Высокая плотность и прочность также является ключевым свойством для использования вольфрама в военной промышленности и ракетных двигателях.

Молибден

Молибден широко используются в промышленности, потому что он дешевле, чем Вольфрам.

Молибден является наиболее часто используемым тугоплавким металлом. Наиболее важным является использование молиюдена в качестве укрепления сплава. Трубопровод часто содержит молибден, как и многие нержавеющей стали.

Прочность при высоких температурах, устойчивость к износу и низкий коэффициент трения — свойства, которые делают его бесценным в качестве легирующей добавки.

Его превосходные антифрикционные свойства привели к его включению в производство смазок и масел, где надежность и производительность являются важной характеристикой.

Ниобий

Ниобий почти всегда встречаются вместе с танталом, и был назван в честь Ниобы, дочери греческого мифического царя Тантала. Ниобий имеет множество применений.

Он уникален тем, что он может быть обработан отжигом для достижения широкого спектра прочности и эластичности, и является наименее плотным из тугоплавких металлов. Он применяется в электролитических конденсаторах. Ниобий — сверхпроводящий сплав.

Ниобий применяется в самолетных газовых турбинах, вакуумных лампах и ядерных реакторах.

Сплав используется для жидкостных ракетных двигателей форсунки. Поскольку ниобий окисляется при температурах выше 400 °C, необходимо защитное покрытие, чтобы предотвратить охрупчивание сплава.

Тантал

Тантал является одним из наиболее коррозионностойких веществ в природе.

Тантал широко применяется во многих областях благодаря этому свойству, особенно в медицинских и хирургических областях, а также в тяжелых кислотных средах. Он также используется при производстве электролитических конденсаторах. Сотовые телефоны и компьютеры содержат танталовые конденсаторы.

Рений

Рений обнаружили совсем недавно. Он находится в низких концентрациях со многими другими металлами, в рудах других тугоплавких металлов, платины или медных руд. Он полезно влияет на другие тугоплавкие металлы, где он добавляет пластичность и прочность на разрыв.

Рений применяется в электронных компонентах, гироскопах и ядерных реакторах. Рений находит свое наиболее важное применение в качестве катализатора. Он используется в качестве катализатора в реакциях, таких как алкилирование, деалкилирование, гидрирование и окисление.

Однако его редкость делает его самым дорогим из тугоплавких металлов.

Ползучесть

Тугоплавкие металлы и привлекают внимание исследователей из-за их замечательных свойствах и практических перспектив.

Физические свойства тугоплавких металлов, таких как молибден, тантал и вольфрам, делают их подходящим материалом для применения с металлообработке и вакуумных печах.

Тем не менее, плохая технологичность при низких температурах и окисляемость при высоких температурах — главные недостатки тугоплавких металлов. Взаимодействие с окружающей средой может существенно повлиять на их высокотемпературную ползучесть. Применение этих металлов требует защиты от атмосферы.

Жаропрочные сплавы молибдена, ниобия, тантала и вольфрама были применены в космической и ядерной промышленности. Эти системы предназначены для работы при температурах.

Высокотемпературная деформация ползучести сплавов должна быть ограничена, и не должна превышать 1-2%. Дополнительная сложность в изучении ползучести тугоплавких металлов является взаимодействие с окружающей средой, которая может существенно повлиять на ползучесть.

Получить бесплатную консультацию по материалу и ценам Вы можете связавшись с нами через раздел «Контакты» или по телефону +38 (099) 790-07-39.

Источник: http://www.renal-d.com/tugoplavkie-metally.html

Тугоплавкие металлы и сплавы

Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, тантал

  • Наряду с аустенитными сталями и никелевыми сплавами в настоящее время в качестве жаропрочных материалов получают распространение тугоплавкие металлы.
  • Для получения жаропрочности, превышающей жаропрочность стандартных никелевых сплавов, нельзя не обратить внимание на такие тугоплавкие металлы, как ниобий, молибден, тантал, рений и вольфрам.
  • Молибден весьма перспективен в качестве основы для новых жаропрочных сплавов.
  • Однако в настоящее время его широкому внедрению препятствует малая жаростойкость.

Рений пока очень дефицитен и дорог. Вольфрам привлекает внимание своей исключительно высокой температурой плавления, но он также мало жаростоек. Мо и W имеют малую жаростойкость ввиду летучести их окислов.

Ниобий в качестве нового жаропрочного и жаростойкого материала весьма перспективен. Он обладает малой плотностью, высокой температурой плавления и рекристаллизации и устойчивыми длительной прочностью и сопротивлением ползучести. Жаростойкость ниобия может быть увеличена легированием.

Молибден и вольфрам защищаются либо поверхностной химико-термической обработкой, либо плакированием высокожаростойкими сплавами. При химико-термической обработке в результате диффузионного насыщения кремнием происходит образование дисилицида молибдена и вольфрама, отличающихся высокими защитными свойствами.

Однако наружный защитный слой очень хрупок и легко может быть поврежден, в результате чего нарушается его защищающая способность.

Вольфрам, обладая по сравнению с молибденом более высокой жаропрочностью, проигрывает по удельной жаропрочности вследствие примерно вдвое большего удельного веса.

Для повышения жаропрочности молибдена и его сплавов применяется легирование, которое значительно повышает температуру рекристаллизации и измельчает зерно.

Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, тантал

Рис. 4. Зависимость скорости окисления от температуры

Длительная прочность молибденовых сплавов является значительно более высокой, чем у наилучших серийных сплавов на никелевой основе.

Сопротивление термической усталости при циклических нагревах и охлаждениях молибдена и его сплавов удовлетворительное, что объясняется малыми температурными деформациями вследствие небольшого коэффициента линейного расширения и хорошей теплопроводности при высоких характеристиках прочности. Высокую жаропрочность молибден и его сплавы имеют только в вакууме или при хорошей защите от окисления.

Окислы молибдена Мо02 и Мо03 неспособны защищать металл от окисления, так как процесс протекает с превращением Мо02 в МоОз и улетучиванием последнего. Уже при 800° Мо03, едва успев образоваться, полностью улетучивается. При температуре около 1000 °С скорость окисления молибдена составляет около 1 мм/час, что примерно в 3000 раз превышает скорость окисления нержавеющей хромоникелевой стали.

Защита дисилицидом MoSi2 позволяет молибдену выдерживать нагрев до 1400 °С  в окислительной атмосфере в течение сотен часов.

При изыскании новых жаростойких и жаропрочных материалов внимание исследователей направлено не только в сторону тугоплавких металлов. В последнее время все большее внимание обращается на неметаллические материалы в чистом виде (керамику) или с добавлением металлов (керметы).

Неметаллические материалы (керамика) включают окислы, карбиды, бориды, нитриды, силициды. Они имеют малую плотность, достаточную прочность, в особенности на сжатие, высокие жаропрочность и жаростойкость.

Так, например, А1203, ВеО и Zr02 имеют температуры плавления соответственно 2050, 2570 и 2700 °С, не реагируют с горячими агрессивными газами и обладают высокой прочностью на сжатие.

Плотность их составляет соответственно 3,9; 3,02; 549 г/см3.

Однако эти материалы имеют малую прочность при растяжении, плохую теплопроводность и высокую чувствительность к термическому удару, абсолютную хрупкость и чувствительность к концентрации напряжений.

Карбиды тугоплавких металлов обладают высокими температурами плавления, высокой прочностью, имеют лучшую, чем окислы, теплопроводность и большую стойкость против термического удара. Однако они мало жаростойки и склонны окисляться при температурах порядка 800° (карбиды вольфрама и молибдена) и 1000 °С (карбиды тантала и карбиды кремния).

Бориды способны противостоять окислению вплоть до 1300 °С, силициды до 1100 °С, a MoSi2 даже до 1700 °С. Однако высокая хрупкость присуща и этим материалам.

Керметами называются материалы, в которых металлическая составляющая обычно располагается между неметаллическими частицами, занимающими основной объем.

Хорошо изучены керметы на базе TiC с добавкой Со или Ni. TiC обладает малой плотностью, малым коэффициентом линейного расширения и хорошей теплопроводностью, но недостаточной жаростойкостью (до 800 °С).

Добавление карбидов Та и Nb позволяет получить более плотную и крепко сцепляющуюся с поверхностью окисную пленку.

Сплав 80% TiC с 20% Со при наличии этих добавок уменьшает глубину окисления за 100 час с 0,75 до 0,025 мм.

Значительное внимание уделяется керметам на базе тугоплавких окислов с добавлением Fe или Сг. Железные керметы удовлетворительно работают до 1000 °С, керметы Сг-А1203 работают вполне удовлетворительно при температуре 1500 °С в течение 1000 час.

  1. Оптимальную жаропрочность имеют сплавы 70-80% А1203 и 30-20% Сг.
  2. Недостатком керметов являются: малая пластичность и ударная вязкость, иногда малая сопротивляемость термическому удару.
  3. В промышленности используются керметы на основе карбида титана, содержащие добавки хрома для повышения жаростойкости и пригодные для изготовления лопаток турбины с рабочей температурой до 1000 °С и материалы из глинозема и хрома, имеющие рабочие температуры до 1200 °С и применяемые для чехлов термопар и для тиглей.

Керметы и жароупорные материалы (графит и керамика) могут применяться для фрикционного нагружения, так как металлическая фаза керметов теплопроводна, а керамическая хорошо сопротивляется износу. Для регулирования силы трения целесообразна добавка графита.

Керметы применяются для защиты металлических материалов от окисления. При этом алюминиевые сплавы, защищенные керметами, стойки против окисления при температурах до 650 °С, низколегированные стали до 875 °С, нержавеющие стали до 1050 °С, высоколегированные и жаропрочные материалы — при температуре свыше 1100 °С. Толщина покрытий равна 0,0125-0,025 мм, а вес их менее 100 г на 1 м2. 

Читайте также:  Резьбонарезные электрические станки для труб: характеристики, модели, видео

Высокой жаростойкостью отличается материал боразон, получаемый из обычного нитрида бора BN путем нагрева до 1700 °С и воздействия высокого давления 70000 атм. Он обладает твердостью, сравнимой с твердостью алмаза.

Материал БС1, содержащий 80% TiB2 и 20% СгВ2 имеет плотность 4,5 г/см3, предел длительной прочности при изгибе за 100 часов при 1200 °С 20 кг/мм2, модуль упругости при растяжении 32800 кг/мм2. Он рекомендуется для сопловых лопаток газовых турбин, работающих при температуре до 1200 °С в 6 течении 100 час. Кратковременно (в течении 5 мин) сплав может выдерживать температуру до 3000 °С.

Источник: http://partalstalina.ru/article/item/14

Тугоплавкие металлы. Молибден и вольфрам (стр. 1 из 2)

Вольфрам

Вольфрам входит в 4-ю группу периодической системы Менделеева. Его атомный номер 74, атомная масса 183,85. Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов

  • Массовые числа изотопов: 180 182 183 184 186
  • Содержание природной смеси 0,13 26,31 14,28 30,64 28,64
  • соответственно %

физические свойства вольфрама:

Атомный номер 74

Атомная масса, а.е.м 183,84

  1. Атомный диаметр, пм 282
  2. Плотность, г/см³ 19,3
  3. Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль) 24,27
  4. Теплопроводность, Вт/(м·K) 173
  5. Температура плавления, °С 3422
  6. Температура кипения, °С 5900
  7. Теплота плавления, кДж/моль 35
  8. Теплота испарения, кДж/моль 824
  9. Молярный объем, см³/моль 9,53
  10. Твердость, HB 350
  11. Удельное электросопротивление при 20°С, ом . мм2/м 5, 03

Коэффициент теплопроводности при 20°С,кал/(см.сек.град) 0, 4

Коэффициент линейного расширения, 1/град 43 . 10-6

Временное сопротивление при растяжении, кг/мм2 35

Валентность переменчивая от 2 до 6 наиболее устойчив 6-валентный вольфрам 3- и 2-валентные соединения вольфрама неустойчивы и практического значения не имеют. Радиус атома вольфрама- 0,141 нм.

Кларк вольфрама земной коры составляет по Виноградову, 0,00013 г/т. его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных – 0,00001, основных – 0,00007, средних – 0,00012, кислых – 0,00019.

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов.

Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 * mMnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4).

Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1-2 %.

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO3 из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре ок. 700 °C.

Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток.

Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

Вольфрам является одним из наиболее тяжелых и самым тугоплавким металлом. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 о
С хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

Вольфрам имеет высокую стойкость: при комнатной температуре не изменяется на воздухе; при температуре красного каления медленно окисляется в ангидрид вольфрамовой кислоты; в соляной, серной и плавиковой кислотах почти не растворим.

В азотной кислоте и царской водке окисляется с поверхности. В смеси азотной плавиковой кислоты растворяется, образуя вольфрамовую кислоту.

Из соединений вольфрама наибольшее значение имеют: триоксид вольфрама или вольфрамовый ангидрид, вольфроматы, перекисные соединения с общей формулой ME2
WOX
. Соединения с галогенами, серой и углеродом.

Вольфрам находит широкое применение в производстве сталей в качестве легирующей добавки, в твердых жаропрочных сплавах, в электротехнике, в производстве кислотоупорных и специальных сплавов, в химической промышленности.

Долгое время более 60 % вольфрама использовалось в металлургии для изготовления инструментальных, нержавеющих легированных и специальных сталей. Присадка вольфрама к стали 1-20 % придает ей прочность, твердость, тугоплавкость, самозакаливаемость, кислотоупорность, повышает предел упругости и сопротивление растяжению.

В настоящее время 55 % вольфрама в виде карбида идет на изготовление твердых сплавов, используемых для буровых коронок фельер для волочения проволоки, штампов, пружин, деталей пневматических инструментов, клапанов двигателей.

Твердые сплавы, состоящие из вольфрама (3-15 %), хрома (25-35 %) и кобальта (45-65 %) с примесью 0,5-2,7 % углерода, применяются для покрытия сильно изнашивающихся деталей. Сплавы вольфрама медью и серебром являются хорошими контактными материалами и применяются в рабочих частях рубильников, выключателей и др.

Сплав вольфрама (85-95 %) с никелем и медью обладающий высокой плотностью, используется в радиотерапии для устройства защитных экранов от гамма лучей.

Металлический вольфрам применяется для изготовления нитей накаливания в электролампах, электродов для водородной сварки, заменяя платину, для нагревателей высокотемпературных электропечей, работающих при температуре свыше 3000 о
С, термопар, роторов в гироскопах оптических пирометров для катодов рентгеновских трубок, электровакуумной аппаратуры, радиоприборов, выпрямителей и гальвонометров.

Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, тантал

Диаграмма состояния системы хром-вольфрам (Cr-W)

Тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ниобий, тантал

Молибден

Молибден принадлежит к малораспространённым элементам. Среднее содержание его в земной коре составляет 3*10-4%(по массе). Концентрация молибдена в рудах незначительна. Эксплуатируются руды, содержащие десятые и даже сотые доли процента молибдена.

Различают несколько видов молибденовых руд:

1. простые кварцево-молибденовые руды, в которых молибденит залегает в кварцевых жилах.

2. Кварцево-молибдено-вольфрамитовые руды, содержащие наряду с молибденитом вольфрамит.

3. Скарновые руды. В рудах этого типа молибденит часто с шеелитом и некоторыми сульфидами(перит, халькоперит) залегают в кварцевых жилах, заполняющих трещины в скарнах(окременённых известняках).

4. Медно-молибденовые руды, в которых молибденит сочетается с сульфидами меди и железа. Это наиболее важный источник получения молибдена.

Все способы получения вольфрама применимы и для получения молибдена. Трёхокись молибдена может быть восстановлена до металла водородом, углеродом и углесодержащими газами, а также металлотермическим методом алюминием и кремнием.

  • Промышленный способ производства чистого порошкообразного молибдена, превращаемого затем в компактный металл, состоит в восстановлении трехокиси молибдена водородом.
  • Чистую трехокись молибдена, необходимую для производства металла, получают прокаливанием при 450 – 500˚С парамолибдата аммония в муфельных печах с вращающейся трубой.
  • При восстановлении трёхокиси молибдена водородом отчётливо выявляются две стадии восстановления:
  • МоО3 + Н2 МоО2 + Н2О;
  • МоО2 + 2Н2 Мо + 2Н2О;

Промежуточные окислы( Мо4О 11 и др.), вероятно, образуются в результате вторичного взаимодействия между МоО3 и МоО2 .

  1. Реакция первой стадии восстановления экзотермическая:
  2. ∆Н˚298 = -20,3ккал; ∆G˚= -21,289ккал.
  3. Реакция второй стадии восстановления экзотермическая:
  4. ∆Н˚298 =+25,2ккал.

В соответствии с высокими значениями Кр первую стадию восстановления проводят при низких температурах 459 — 550˚С. вторую стадию вследствие малых значений Кр при высоких температурах(900 — 1100˚С) остроосушённым водородом.

Первую и вторую стадию восстановления ведут в печах с 9 – 11 трубами из хромоникелевой стали.

При 1000 — 1100˚С стойкость труб из хромоникелевой стали и нихромовых электронагревателей при соприкосновении с воздухом заметно снижается. Поэтому третье восстановление проводят в трубчатых печах с герметичным кожухом, заполненных водородом для защиты труб и нагревателей от окисления.

После третьего восстановления порошки молибдена содержат примерно 0,25 – 0,3% кислорода.

Средний размер частиц порошков молибдена 0,5-2мкм. Они мельче, чем частицы порошка вольфрама, что объясняется низкой температурой первой стадии восстановления, при которой окислы заметно не испаряются.

По физическим, механическим и химическим свойствам молибден (Мо) близок вольфраму (W), хотя несколько отличается от него.

Физические свойства Мо приведены ниже.

Молибден относится к тугоплавким металлам. Полее высокие точки плавления имеют только вольфрам, рений и тантал. Среди других физических свойств молибдена необходимо отметить высокую температуру кипения и электропроводность (меньше чем у меди, нобольше, чем у железа и никеля) и сравнительно малый коэффициент линейного расширениия( примерно 30% от коэфф расширения меди).

Твёрдость и предел прочности ниже, чем у вольфрама. Он легче потдаётся обработке давлением. Механические свойства сильно зависят от чистоты металла и предшествующей механической и термической его обработки. Важное свойство молибдена – малое сечение захвата тепловых нейтронов, что делает возможным его применение в качестве кострукционного материала в ядерных реакторах.

Источник: https://mirznanii.com/a/323719/tugoplavkie-metally-molibden-i-volfram

Тугоплавкие металлы и сплавы (реферат)

По сочетанию свойств и доступности для практического применения имеют значение вольфрам, молибден, ниобий, тантал, ванадий и цирконий.

Необходимость применения в промышленности тугоплавких металлов определяется их специфическими свойствами — прочностью при повышенных температурах, коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах и пр. Некоторые из основных свойств тугоплавких металлов приведены в таблице.

Соединения циркония с примесями внедрения хрупки аналогично соединениям других тугоплавких металлов.

При изготовлении полуфабрикатов и изделий из тугоплавких металлов их необходимо изолировать от контакта с воздухом при всех операциях нагрева: изделия из тантала и ниобия — при 100°С и выше, из ванадия и циркония — при 250°С и выше, а из молибдена и вольфрама— при 500°С и выше.

При определенных условиях производства из тугоплавких металлов можно получать практически все виды металлических полуфабрикатов: поковки, штамповки, листы, фольгу, трубы, прутки, проволоку и т. п.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Параметры W Мо Nb Та V Zr
Температура плавления, °С   .   .   . 3400±10 2622±10 2415±15 2996±10 1919±2 1852±10
Плотность, г/см3 . 19,3 10,2 8,5 16,6 6,11 6,45
Теплоемкость, при
20°С, кал/(г.°С)  . 0,032 0,060 0,064 0,033 0,115 0,066
Удельное электро-
сопротивление при 20°С, мкОм-см 5,5 5,2 17,1 13,6—15,0 24,8 50

Тугоплавкие металлы могут работать в вакууме, в восстановительной и нейтральной атмосферах и в некоторых агрессивных и жидкометаллических средах. В окислительной атмосфере при высокой температуре тугоплавкие металлы не жаростойки; в этом случае их можно применять со специальным защитным покрытием.

Небольшие количества примесей внедрения — кислорода, азота, углерода (для ниобия и тантала и водород), а также таких примесей, как кремний, железо, никель, сера, висмут и др., заметно влияют на свойства (и особенно на пластичность) тугоплавких металлов.

Вольфрам и молибден охрупчиваются при незначительных количествах примесей. Наиболее вредно влияет кислород. Тантал и ниобий интенсивно поглощают газы, в результате чего они резко охрупчиваются.

Ванадий окисляется при температуре выше 300°С. При повышении содержания газовых примесей пластичность ванадия резко снижается.

Так, относительное удлинение ванадия, содержащего 0,12% углерода, 0,18% кислорода и 0,1% азота, равно нулю.

ВОЛЬФРАМ.

Среди тугоплавких металлов вольфрам имеет самые высокие значения температуры плавления, модуля упругости и коэффициента теплопроводности.

Основной способ получения вольфрама в компактном виде — сварка штабиков, сформированных из порошков (высокотемпературное спекание). Плавка вольфрама осуществляется в электродуговой и электроннолучевой печах в вакууме. Кроме того, вольфрам получают различными методами в виде монокристаллов.

Вольфрам деформируется прессованием, ковкой, выдавливанием, прокаткой, волочением. Характер и степень обработки давлением поликристаллического вольфрама существенно влияют на его механические свойства. Горячую обработку вольфрама и его сплавов проводят при 1200—2000 °С, повторную деформацию — при 1200—1400°С.

Температура конца деформации не должна быть ниже 600—800 °С. Нагрев под деформацию и промежуточные отжиги проводимость вольфрама значительно увеличивается.

Так как вольфрам и его сплавы вследствие высокой теплопроводности обладают способностью быстро охлаждаться, их деформируют с минимальным количеством переходов — прессованием в контейнерах, штамповкой в закрытых штампах и на быстроходных машинах.

Читайте также:  Приспособление для заточки стамесок: материалы и инструменты

Пластической деформацией из вольфрама изготавливают прутки, листы, трубки, проволоку, фольгу, профиль. Вольфрам и его сплавы сравнительно устойчивы в различных газовых средах, кислотах и некоторых расплавленных металлах (натрий, галий, ртуть, висмут).

В целях повышения температуры рекристаллизации и улучшения эксплуатационных свойств изготавливают сплавы вольфрама с рением, окисью тория, окисью кремния, лантаном и другими добавками (сплавы BP, ВТ, ВА, ВЛ и пр.).

  • Вольфраморениевые сплавы, кроме того, обладают повышенной пластичностью и более низкой температурой перехода из пластичного в хрупкое состояние.
  • Вольфрам широко применяется в электроламповой, радиотехнической и электровакуумной промышленности (нити накаливания, катоды, нагреватели и экраны печей и другие детали).
  • МОЛИБДЕН.

Деформацию, термообработку я сварку молибдена следует проводить в вакууме, водороде или нейтральной среде. Первичная деформация литого металла рекомендуется при 1500—1600°С.

Дальнейший передел заготовок из плавленого' металла не отличается от технологии передела спеченного металла и выполняется любым методом (ковкой, волочением, прокаткой, прессованием).

Во всех случаях передела пластичность получаемых полуфабрикатов зависит от степени чистоты исходного металла и предохранения его от насыщения кислородом и азотом при деформации.

Термообработка молибдена состоит из отжига для снятия напряжений (900— 950°С) и рекристаллизационного отжига при 1200—2000°С.

Чистый рекристаллизованный молибден, изготовленный выплавкой или спеканием в вакууме, пластичен при комнатной температуре. Однако при недостаточной степени чистоты исходного молибдена или атмосферы печи при отжиге после полной рекристаллизации металла температура перехода его в хрупкое состояние может повышаться и резко снижается пластичность при комнатной температуре.

Высадку, гибку, отбортовку, глубокую вытяжку молибденовых листов толщиной менее 0,5 мм можно проводить при комнатной температуре, но лучшие результаты получаются при подогреве листа и инструмента. Заготовки толщиной более 0,5 мм штампуют при 200—700°С. Кратковременный нагрев до 300—400°С можно проводить на воздухе и в масляной ванне.

При температуре выше 400°С заготовку нагревают в печи с защитной атмосферой. Детали из молибдена соединяют сваркой, пайкой или клепкой. Соединяемые сваркой поверхности должны быть чистыми, а в атмосфере, окружающей нагретый металл, не должно быть кислорода и азота. Сварку молибдена проводят в вакууме или в аргоне.

При содержании в атмосфере сварочной камеры более 0,05% кислорода пластичность сварного соединения резко падает.

Листы толщиной более 0,5 мм и детали сваривают дуговой сваркой с вольфрамовым электродом или электронно-лучевым методом. При 150—200°С сварные соединения пластичны (угол загиба около 180°). Мелкие тонкостенные детали хорошо свариваются контактной сваркой.

В конструкциях, не требующих герметичности, можно соединять детали заклепками (из молибдена, тантала).

Молибден устойчив против воздействия соляной, фосфорной, серной кислот, растворов щелочей и многих расплавленных металлов: натрия, калия, лития, свинца, меди и др. Как и вольфрам, молибден инертен к водороду. Разрушающе действуют на молибден азотная кислота и расплавленные щелочи.

Молибденовые сплавы, имеющие промышленное значение, в основном малоле-гированы. Легирующими элементами, как правило, являются цирконий, титан, ниобий, тантал, образующие с молибденом в вводимых количествах твердые растворы. Малолегированные молибденовые сплавы упрочняются за счет нагартовки их в процессе изготовления полуфабрикатов посредством деформации.

НИОБИЙ. Удовлетворительная прочность, достаточно высокие значения жаропрочности, пластичности, высокая коррозионная стойкость в различных средах, высокая температура плавления и низкий температурный интервал перехода из пластичного состояния в хрупкое делают ниобий одним из перспективных тугоплавких металлов.

Недостаток ниобия — высокая окисляемоеть на воздухе и взаимодействие с водородом при сравнительно низких температурах. При 200°С начинает окисляться. С повышением температуры образуется высший окисел — пятиокись ниобия, что сопровождается увеличением объема примерно в 2,7 раза и вызывает растрескивание.

При температуре 250°С ниобий активно взаимодействует с водородом с образованием гидридов. В результате насыщения водородом ниобий охрупчивается. При 1000°С и выше гидрид ниобия разлагается с выделением водорода. Ниобий получают плавлением в вакуумных электроннолучевых или дуговых печах.

Механические свойства ниобия в значительной мере зависят от степени чистоты металла, состава и содержания примесей, метода изготовления и режимов предварительной обработки.

Особенность нелегированного ниобия — высокая пластичность и ударная вязкость в деформированном и рекристаллизован-ном состояниях.

Примеси азота, углерода и кислорода на ниобий действуют упрочняюще.

Вследствие высокой природной пластичности ниобия к нему применимы все виды обработки давлением. Наиболее высокий запас пластичности у ниобия электроннолучевой плавки, пластичность ниобия дуговой плавки при всех температурах ниже.

Запас пластичности ниобия дуговой плавки при осадке при комнатной температуре не превышает 10—20%. С повышением температуры до 1000°С пластичность увеличивается до 50—70%.

Ниобий электроннолучевой плавки с меньшим содержанием примесей допускает деформацию осадкой более 80% при комнатной температуре.

Объемную штамповку ниобия и сплавов на его основе проводят из предварительно деформированных и рекристаллизованных заготовок, а листовую штамповку — при комнатной температуре. Заготовки из листов большой толщины и из наиболее прочных сплавов перед штамповкой нагревают.

Ниобий сваривают аргоно-дуговой сваркой. При толщине листа более 1 мм дуговую сварку осуществляют в камере с аргоном или электроннолучевой сваркой в вакууме. Точечную сварку листов толщиной менее 0,5 мм можно проводить на воздухе.

Ниобий применяют при изготовлении химического оборудования, электронно-вакуумных приборов и для производства различных коррозионностойких сплавов.

ТАНТАЛ.

Наиболее пластичным из группы тугоплавких металлов является тантал. Он хорошо обрабатывается давлением всеми известными методами. В отличие от других тугоплавких металлов тантал достаточно пластичен при низкой температуре — вплоть до — 196°С.

При деформации он нагартовывается медленнее, чем большинство металлов. Производится тантал методом порошковой металлургии путем формирования и последующего спекания в вакууме.

Прочностные свойства тантала зависят от методов получения и обработки, а также от содержания примесей  (азот, кислород, водород, углерод).

Тантал склонен к поглощению газов, в результате чего становится хрупким. Это свойство тантала успешно используется при применении его в качестве геттера. Он активно поглощает водород и азот. С водородом тантал образует гидриды. Максимально  объем тантала поглощает более 700 объемов водорода. При 800—1000°С гидрид разлагается с выделением водорода.

При насыщении водородом тантал охрупчивается, возрастают его твердость и электросопротивление. Поэтому во всех случаях нагрева тантал необходимо изолировать от контакта с воздухом и водородом. Наиболее подходящая атмосфера при нагреве тантала для отжига — глубокий вакуум в агрегате, характеризующемся высокой герметичностью, а также в атмосфере чистого аргона или гелия.

При содержании кислорода до 1,2% (ат.) пластичность тантала снижается примерно в 3—4 раза. При этом резко возрастает твердость. При более высоком содержании кислорода пластичность тантала резко снижается и обработка его давлением затруднительна.

Чистый тантал хорошо подвергается гибке, выдавливанию и вытяжке при комнатной температуре. Сваривается тантал в вакууме или в нейтральной среде.

Тантал — один из коррозионностойких металлов. Он хорошо сопротивляется действию соляной и азотной кислот и щелочей.

Тантал применяется в ряде областей современной техники: химическом машиностроении, электронике, вакуумной технике, металлургии и других областях.

Исключительно высокая химическая стойкость металла и хорошие коррозионные свойства позволяют применять тантал для изготовления кислотоупорной аппаратуры.

Тантал применяется в электровакуумной технике как поглотитель остатков газов в электронных приборах.

ВАНАДИЙ.

Чистый ванадий обладает высокой пластичностью и хорошей способностью подвергаться всевозможным видам обработки давлением (ковке, штамповке, прокатке, прессованию, волочению и т. д.).

Ванадий интенсивно взаимодействует с водородом, азотом, кислородом, углеродом. При нагреве до 200—400°С он поглощает водород с образованием гидрида, который в вакууме при температуре выше 400°С разлагается.

На воздухе при температуре выше 300°С ванадий окисляется. При температуре 800—900°С в атмосфере азота ванадий образует нитрид.

Примеси углерода, кислорода, азота и водорода сильно влияют на механические свойства ванадия. При большом содержании примесей пластичность ванадия резко снижается. При нагревании ванадий сохраняет достаточно высокие прочностные характеристики до температуры 400— 500°С, свыше 600°С ванадий быстро разупрочняется.

Температура рекристаллизации ванадия высокой чистоты — в пределах 700—800°С. Горячую обработку давлением производят нагревом в атмосфере аргона и других инертных газов.

Ванадий обладает стойкостью к воздействию морской воды, разбавленной соляной кислоты, растворов щелочей. Из пластичного ванадия можно изготовлять листы, прутки, проволоку и т. п.

ЦИРКОНИЙ.

Металлический цирконий высокой чистоты обладает хорошей способностью к пластической деформации, удовлетворительными механическими свойствами, высокой температурой плавления, стойкостью против коррозии в химически агрессивных средах и к воздействию водяного пара и воды.

Цирконий активно поглощает газы — водород, кислород, азот. Благодаря способности поглощать газы цирконии обладает хорошими геттерными свойствами.

С азотом до температуры 400—500°С цирконий реагирует медленно, но при 800—900°С взаимодействие настолько усиливается, что на поверхности металла образуется нитрид циркония. При 300—1000°С цирконий интенсивно поглощает водород, образуя гидрид.

При продолжительном нагревании в вакууме  выше 1000°С водород  в  противоположность  азоту и кислороду можно полностью удалить из циркония

Теплоемкость и теплопроводность циркония с повышением температуры возрастают. Иодидный цирконий допускает ковку, прокатку и протяжку и по своим технологическим свойствам близок к меди.

Механические свойства циркония в значительной мере зависят от способа получения металла, а также от содержания в нем примесей.

Обрабатываемость циркония давлением значительно понижается в присутствии примесей.

Относительное удлинение циркония индукционной плавки в 2,5 раза меньше, чем у иодидного циркония. Примесь кислорода в количестве 0,1% увеличивает прочность при комнатной температуре в 1,5 раза. Из циркония получают листы трубы, прутки, профили и проволоку.

Отжиг тонких листов производят в вакууме. Деформированный цирконий полностью разупрочняется при температуре 600°Св течение нескольких минут.

Цирконий хорошо поддается точечной сварке, скручиванию и особенно хорошо обработке резанием.

Цирконий применяется в вакуумной технике, электротехнике, машиностроении, оптике и светотехнике. Благодаря высокой коррозионной стойкости в агрессивных средах цирконий и сплавы на его основе применяют в качестве конструкционных материалов в химическом машиностроении.

Источник: https://markmet.ru/referat_po_metallurgii/tugoplavkie-metally-i-splavy

Тугоплавкие металлы — Refractory metals

ЧАС
 
Он

Li
Быть
 
В
С
N
О
F
Небраска

не доступно
Mg
 
Al
си
п
S
Cl
Арканзас

К
Калифорния
Южная Каролина
Ti
В
Cr
Миннесота
Fe
Колорадо
Ni
Cu
Zn
Джорджия
Ge
Как
Se
бром
Kr

Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Тс
RU
резус
Pd
Ag
CD
В
Sn
Sb
Te
я
Xe

Cs
Ba
La *
высокочастотный
Ta
W
ре
Операционные системы
инфракрасный
Pt
Au
ртуть
Tl
Pb
Bi
Po
В
Rn

Fr
Ra
Ac **
Rf
децибел
Sg
Bh
Hs
Монтана
Ds
Rg
Cn
Нью-Гемпшир
Флорида
Mc
Lv
Ц.
Og

 
*
Ce
Pr
Nd
Вечера
Sm
Евросоюз
Б-г
Tb
Dy
эй
Er
Tm
Yb
Lu

 
**
Th
Пенсильвания
U
Np
Pu
Am
См
Bk
сравни
Es
Fm
Мэриленд
нет
Lr

  тугоплавкие металлы

  Более широкое определение тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы представляют собой класс металлов , которые являются чрезвычайно устойчивы к жаре и износу . Выражение в основном используется в контексте материаловедения , металлургии и машиностроения . Определение , какие элементы принадлежат к этой группе отличается.

Наиболее распространенное определение включает в себя пять элементов: два из пятого периода ( ниобий и молибден ) и три из шестого периода ( тантал , вольфрам и рений ). Все они имеют некоторые свойства, в том числе температуры плавления выше 2000 ° С и высокой твердостью при комнатной температуре.

Они являются химически инертными и имеют относительно высокую плотность. Их высокие точки плавления делают порошковую металлургию метода выбора для изготовления компонентов из этих металлов.

Некоторые из их приложений включают инструменты для работы металлов при высоких температурах, проволочных нитей, литейных форм и химических реакционных сосудов в агрессивных средах. Отчасти из — за высокой температуры плавления, тугоплавкие металлы устойчивы к деформации ползучести до очень высоких температур.

Определение

Большинство определений термина список «тугоплавкие металлы» чрезвычайно высокая температура плавления в качестве ключевого требования для включения. По одному из определений, температура плавления выше 4000 ° F (2200 ° C) , необходимо , чтобы определить.

Пяти элементов ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений, включены во всех определениях, в то время как более широкое определение, включая все элементы с температурой плавления выше 2123 К (1850 ° С), включают в себя различное число девяти дополнительных элементов: титан , ванадия , хром , цирконий , гафний , рутений , родий , осмий и иридий . Эти искусственные элементы , будучи радиоактивным, никогда не рассматривается как часть тугоплавких металлов, хотя технеций имеет температуру плавления 2430 К или 2157 ° С и резерфордия предсказана , чтобы иметь температуру плавления 2400 K или 2100 ° C.

свойства

физический

Температура плавления тугоплавких металлов являются самыми высокими для всех элементов , кроме углерода , осмия и иридия. Эта высокая точка плавления определяет большую часть их применения.

Все металлы с объемно-центрированной кубической кроме рения , который является гексагональной плотной упаковкой .

Большинство физических свойств элементов в этой группе значительно различаются , потому что они являются членами различных групп .

Сопротивление ползучести является ключевым свойством тугоплавких металлов.

В металлах, начальная ползучести коррелирует с точкой плавления материала; ползучести в алюминиевых сплавах начинается при 200 ° С, в то время как при температурах тугоплавких металлов выше 1500 ° C являются необходимыми.

Это сопротивление к деформации при высоких температурах делает тугоплавкие металлы пригодны против сильных сил при высокой температуре, например , в реактивных двигателях и инструментах , используемых в процессе ковки .

химикат

Тугоплавкие металлы показывают широкий спектр химических свойств , так как они являются членами трех различных групп в периодической таблице .

Они легко окисляются, но эта реакция замедляется в объеме металла с образованием стабильных слоев оксида на поверхности.

Особенно оксид рения является более летучим , чем металл, и , следовательно , при высокой температуре стабилизации от нападения кислорода теряется, поскольку оксидный слой испаряется. Все они относительно устойчивы к кислотам.

Приложения

Тугоплавкие металлы используются в осветительных , инструментов, смазочных материалов , ядерных реакций регулирующих стержней , в качестве катализаторов , а также для их химических или электрических свойств.

Из — за их высокой температуры плавления , тугоплавкие металлические компоненты никогда не изготавливают путем литья . Процесс порошковой металлургии используется. Порошки чистого металла уплотнены, нагревают с помощью электрического тока, и дополнительно изготавливают путем холодной обработки с этапами отжига.

Тугоплавкие металлы могут быть разработаны в проволоке , слитки , арматурные прутки , листы или фольгу .

Молибден сплавы

Сплавы на основе молибдена широко используются, поскольку они дешевле , чем превосходящие сплавы вольфрама. Наиболее широко используемый сплав молибдена с T Itanium — Z irconium — M olybdenum сплав ПЗМ, состоящую из 0,5% титана и 0,08% циркония (с молибденом быть остальным).

Сплав имеет более высокое сопротивление ползучести и прочность при высоких температурах, что делает температуру сервисной выше 1060 ° С для возможного материала. С высоким удельным сопротивлением Мо-30W, сплав 70% молибдена и 30% вольфрама, от нападения расплавленного цинка , делает его идеальным материалом для литья цинка.

Он также используется , чтобы построить клапаны для расплавленного цинка.

Молибден используется в ртутных смачивается реле тростника , так как молибден не образует амальгамы и, следовательно , устойчив к коррозии жидкой ртути .

Молибден является наиболее широко используемым из тугоплавких металлов. Наиболее важное использование в качестве упрочняющего сплава из стали . Структурные трубы и трубопроводы часто содержат молибден, как и многие из нержавеющей стали .

Его прочность при высоких температурах, устойчивость к износу и низкий коэффициент трения все свойства , которые делают его бесценным в качестве легирующего вещества.

Его превосходные анти- фрикционные свойства приводят к его инкорпорации в консистентных смазок и масел , где надежность и производительность имеют решающее значение. Автомобильные соединения постоянной скорости используют смазку , содержащий молибден.

Соединение легко прилипает к металлу и образует очень жесткое, трение покрытия. Большая часть мировой молибденовой руды можно найти в Китае, США , Чили и Канаде .

Вольфрам и его сплавы

Вольфрам был обнаружен в 1781 году шведским химиком Шееле . Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления всех металлов, при 3,410  ° C (6170  ° F ).

Волокно из 200 Вт лампы накаливания лампочки сильно увеличенные

До 22% рений легированный вольфрама , чтобы улучшить свою высокую прочность температуры и устойчивость к коррозии. Торий в качестве легирующего соединения используется , когда электрические дуги должны быть установлены. Зажигания легче и дуга горит более устойчиво , чем без добавления тория.

Для применений порошковой металлургии, связующие вещества должны быть использованы для процесса спекания. Для производства вольфрамового сплава тяжелого, связующие смеси никеля и железа или никеля и меди широко используются. Содержание вольфрама в сплаве , как правило , выше 90%.

Диффузия связующих элементов в зернах вольфрама является низким даже при спекании температурах и , следовательно , внутренняя часть зерен чистого вольфрама.

Вольфрам и его сплавы часто используются в приложениях , где высокие температуры присутствуют , но еще высокая прочность необходима и высокая плотность не беспокойство.

Вольфрам проволочных нити обеспечивают подавляющее большинство бытовых ламп накаливания , но также распространены в промышленном освещении в качестве электродов в дуговых лампах.

Лампы получить более эффективными в преобразовании электрической энергии на свет с более высокими температурами и , следовательно, высокая точка плавления имеет важное значение для применения в качестве нити в свете ламп накаливания.

Газ вольфрам дуговая сварка (аргонодуговой, также известная как вольфрам инертного газа (TIG) сварка) оборудование использует постоянный, без плавления электрода . Высокая температура плавления и износостойкость по отношению к электрической дуге делают вольфрам подходящего материала для электрода.

Высокая плотность и прочность Вольфрамовая является также ключевым свойством для его использования в оружейных снарядах , например , в качестве альтернативы обедненного урана для танковых пушек.

Его высокое точка плавления делает вольфрам хороший материала для таких приложений , как сопла ракетных двигателей , например , в UGM-27 Polaris . Некоторые из применений вольфрама не связаны с его огнеупорными свойствами , а просто его плотности.

Например, он используется в балансовых весов для самолетов и вертолетов , или для руководителей гольф — клубов . В этом приложениях также могут быть использованы аналогичные плотные материалы , такие как более дорогой осмий.

Наиболее общее использование вольфрама в качестве соединения карбида вольфрама в сверлах , механической обработке и режущих инструментах. Наибольшие запасы вольфрама в Китае , с депозитами в Корее , Боливии , Австралии и других странах.

Кроме того , оказывается , выступающий в качестве смазки , антиоксиданта , в соплах и втулках, в качестве защитного покрытия и многих других способов. Вольфрам можно найти в печатных красках, рентгеновские экранах, фотохимикатах , при переработке нефти продуктов и пламени расстойки текстиля .

Ниобий сплавы

Apollo CSM с темным ракетным соплом, изготовленное из ниобия-титанового сплава

Ниобий почти всегда встречаются вместе с тантал, и был назван в честь Ниоба , дочь мифического греческого царя Тантала , для которых тантал был назван. Ниобий имеет множество применений, некоторые из которых он разделяет с другими тугоплавкими металлами. Он уникален тем , что он может быть проработан отжигом , чтобы достичь широкого диапазона прочности и эластичности , и является наименее плотным из тугоплавких металлов. Она также может быть найдена в электролитических конденсаторах и в большинстве практических сверхпроводящих сплавов. Ниобий могут быть найдены в авиационных газовых турбин , вакуумных трубок и ядерных реакторов .

Сплав , используемый для жидкостных ракетных двигателя малой тяги сопел, например, в основном двигателем Lunar модулей Apollo , является С103, который состоит из 89% ниобия, 10% гафния и 1% титана.

Другой сплав ниобия был использован для сопла модуля Apollo Service .

Как ниобий окисляются при температурах выше 400 ° C, защитное покрытие является необходимым для этих приложений , чтобы предотвратить сплав стать хрупкими.

Тантал и его сплавы

Тантал является одним из наиболее коррозионно устойчивых веществ , имеющихся.

Многие важные применения были найдены тантал благодаря этому свойству, особенно в медицинских и хирургических областях, а также в сложных кислых средах. Он также используется , чтобы сделать превосходные электролитические конденсаторы.

Танталовые пленки обеспечивают вторую большую емкость на единицу объема любого вещества после аэрогеля , и позволяют миниатюризации из электронных компонентов и схем . Многие сотовые телефоны и компьютеры содержат танталовые конденсаторы.

рений сплавы

Рений является наиболее недавно обнаруженным тугоплавким металлом. Он находится в низких концентрациях со многими другими металлами, в рудах других тугоплавких металлов, платины или медных руд. Это полезно в качестве сплава с другими тугоплавкими металлами, где она добавляет пластичность и прочность на разрыв .

Рений сплавы используются в электронных компонентах, гироскопах и ядерных реакторах . Рений находит свое наиболее важное применение в качестве катализатора. Он используется в качестве катализатора в реакциях , таких как алкилирование , деалкилирование , гидрогенизации и окислению .

Однако его редкость делает его самым дорогим из тугоплавких металлов.

Преимущества и недостатки

Тугоплавкие металлы и сплавы привлекают внимание исследователей из-за их замечательные свойства и перспективном практической полезности.

Физические свойства тугоплавких металлов, таких как молибден, тантал и вольфрам, их прочность и стабильность при высокой температуре делают их подходящим материалом для горячей обработки металлов приложений и для вакуумной печи технологии. Многие специальные приложения используют эти свойства: например, вольфрамовые нити накала ламп работают при температурах до 3073 К и молибдена печи Обмотки выдерживают до 2273 К.

Тем не менее, плохая низкотемпературная технологичность и экстремальная окисляемость при высоких температурах недостатков большинства тугоплавких металлов. Взаимодействие с окружающей средой может существенно влиять на их высокотемпературное сопротивление ползучести. Применение этих металлов требует защитной атмосферы или покрытия.

Тугоплавкие металлические сплавы молибдена, ниобия, тантала и вольфрама были применены к космической ядерно — энергетических систем.

Эти системы были разработаны , чтобы работать при температурах от 1350 К до приблизительно 1900 К. среды , не должен взаимодействовать с материалом , о котором идет речь.

Жидкие щелочные металлы в качестве теплоносителей используются, а также сверхвысокий вакуум .

Высокотемпературная ползучесть деформация сплавов должна быть ограничена , чтобы они были использованы. Деформация ползучести не должна превышать 1-2%. Дополнительные сложности при изучении поведения ползучести тугоплавких металлов являются взаимодействие с окружающей средой, которые могут существенно влиять на поведение ползучести.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Левитин, валим (2006). Высокая температура деформации металлов и сплавов: Физические основы . Wiley-VCH. ISBN  978-3-527-31338-9 .
  • Brunner, Т (2000). «Химическая и структурные анализы аэрозоля и летучая зола частица из неподвижного слоя установок для сжигания биомассы с помощью электронной микроскопии». Первая Всемирная конференция по биомассе для энергетики и промышленности: материалы конференции , состоявшейся в Севилье, Испания, 5-9 июня 2000 . Лондон: Джеймс и Джеймс Ltd. ISBN  1-902916-15-8 .
  • Спинка, Дональд (1961). «Реактивные металлы. Цирконий, гафний и титан». Промышленные и Engineering Chemistry . 53 (2): 97-104. DOI : 10.1021 / ie50614a019 .
  • Hayes, граф (1961). «Хром и ванадий». Промышленные и Engineering Chemistry . 53 (2): 105-107. DOI : 10.1021 / ie50614a020 .

Источник: https://ru.qwertyu.wiki/wiki/Refractory_metals

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector