Тугоплавкие металлы - это класс металлов, чрезвычайно устойчивых к нагреванию и износу. Выражение чаще всего используется в контексте материаловедения, металлургии и инженерии. Определение того, какие элементы принадлежат к этой группе, различается. Наиболее распространенное определение включает пять элементов: два из пятого периода (ниобий и молибден) и три из шестого периода (тантал, вольфрам и рений). Все они обладают некоторыми общими свойствами, включая температуру плавления выше 2000 ° C и высокую твердость при комнатной температуре. Они химически инертны и имеют относительно высокую плотность. Их высокие температуры плавления делают порошковую металлургию предпочтительным методом изготовления компонентов из этих металлов. Некоторые из их применений включают инструменты для обработки металлов при высоких температурах, проволочные нити, литейные формы и сосуды для химических реакций в агрессивных средах. Отчасти из-за высокой температуры плавления тугоплавкие металлы устойчивы к деформации ползучести до очень высоких температур.
Большинство определений термина' тугоплавкие металлы' перечислите чрезвычайно высокую температуру плавления как ключевое требование для включения. Согласно одному определению, температура плавления выше 4000 ° F (2200 ° C) необходима для квалификации. [2] Пять элементов ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений включены во все определения [3], в то время как более широкое определение, включающее все элементы с температурой плавления выше 2123 K (1850 ° C), включает в себя различное количество из девяти дополнительных элементов. : титан, ванадий, хром, цирконий, гафний, рутений, родий, осмий и иридий. Искусственные элементы, будучи радиоактивными, никогда не считаются частью тугоплавких металлов, хотя технеций имеет температуру плавления 2430 K или 2157 ° C, а резерфорд, по прогнозам, имеет температуру плавления 2400 K или 2100 ° C.
| Имя | Ниобий | Молибден | Тантал | Вольфрам | Рений |
| Период | 5 | 5 | 6 | 6 | 6 |
| Точка плавления K | 2750 | 2896 | 3290 | 3695 | 3459 |
| Точка кипения K | 5017 | 4912 | 5731 | 6203 | 5869 |
| Температура плавления ° C | 2477 | 2623 | 3017 | 3422 | 3186 |
| Температура кипения ° C | 4744 | 4639 | 5458 | 5930 | 5596 |
| Плотность г.см-3 | 8.57 | 10.28 | 16.69 | 19.25 | 21.02 |
Молодые' s модуль упругости ГПа | 105 | 329 | 186 | 411 | 463 |
| Твердость по Виккерсу МПа | 1320 | 1530 | 873 | 3430 | 2450 |
Тугоплавкие металлы используются в осветительных приборах, инструментах, смазках, стержнях управления ядерными реакциями, в качестве катализаторов и из-за их химических или электрических свойств. Из-за высокой температуры плавления компоненты из тугоплавких металлов никогда не производятся методом литья. Используется процесс порошковой металлургии. Порошки чистого металла уплотняются, нагреваются электрическим током и затем изготавливаются методом холодной обработки с отжигом. Из тугоплавких металлов можно производить проволоку, слитки, арматуру, листы или фольгу.
Молибденовые сплавы
Основные статьи:Молибдени молибден § Применения
Сплавы на основе молибдена широко используются, поскольку они дешевле, чем сплавы вольфрама более высокого качества. Наиболее широко используемым сплавом молибдена является сплав титан-цирконий-молибден TZM, состоящий из 0,5% титана и 0,08% циркония (остальное - молибден). Сплав демонстрирует более высокое сопротивление ползучести и прочность при высоких температурах, что позволяет использовать материал при температурах выше 1060 ° C. Высокое сопротивление Mo-30W, сплава, состоящего из 70% молибдена и 30% вольфрама, против воздействия расплавленного цинка делает его идеальным материалом для литья цинка. Он также используется для изготовления клапанов для расплавленного цинка.
Молибден используется в герконовых реле, смачиваемых ртутью, поскольку молибден не образует амальгамы и поэтому устойчив к коррозии жидкой ртутью. [10] [11]
Молибден - наиболее часто используемый из тугоплавких металлов. Его наиболее важное применение - это упрочняющий сплав стали. Конструкционные трубы и трубопроводы часто содержат молибден, как и многие нержавеющие стали. Его прочность при высоких температурах, устойчивость к износу и низкий коэффициент трения - все это свойства, которые делают его бесценным легирующим составом. Его превосходные антифрикционные свойства позволяют использовать его в консистентных смазках и маслах, где надежность и производительность имеют решающее значение. В автомобильных шарнирах равных угловых скоростей используется смазка, содержащая молибден. Состав легко прилипает к металлу и образует очень твердое, устойчивое к трению покрытие.
Вольфрам и его сплавы
Основные статьи: Применение вольфрама и вольфрама §
Вольфрам был открыт в 1781 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления из всех металлов - 3 410 ° C (6 170 ° F).
Нить лампы накаливания мощностью 200 Вт при большом увеличении
Вольфрам и его сплавы часто используются в приложениях, где присутствуют высокие температуры, но все же необходима высокая прочность, а высокая плотность не вызывает проблем. Нити из вольфрамовой проволоки обеспечивают подавляющее большинство домашних ламп накаливания, но также широко используются в промышленном освещении в качестве электродов в дуговых лампах. Лампы становятся более эффективными в преобразовании электрической энергии в свет при более высоких температурах, и поэтому высокая температура плавления имеет важное значение для применения в качестве нити накаливания в лампах накаливания. [18] В оборудовании для дуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW, также известной как сварка в среде инертного газа вольфрама (TIG)) используется постоянный неплавкий электрод. Высокая температура плавления и износостойкость против электрической дуги делают вольфрам подходящим материалом для изготовления электрода.
Высокая плотность и прочность вольфрама&# 39 также являются ключевыми свойствами для его использования в боевых снарядах, например, в качестве альтернативы обедненному урану для танковых орудий. Его высокая температура плавления делает вольфрам хорошим материалом для таких применений, как сопла ракет, например, в UGM-27 Polaris. Некоторые применения вольфрама связаны не с его огнеупорными свойствами, а просто с его плотностью. Например, он используется в балансирах самолетов и вертолетов или для голов клюшек для гольфа. В этих приложениях также могут использоваться аналогичные плотные материалы, такие как более дорогой осмий.
Чаще всего вольфрам используется в качестве составного карбида вольфрама в сверлах, обрабатывающих и режущих инструментах. Самые большие запасы вольфрама находятся в Китае, его месторождения - в Корее, Боливии, Австралии и других странах.
Он также используется в качестве смазки, антиоксиданта в форсунках и втулках, в качестве защитного покрытия и во многих других отношениях. Вольфрам можно найти в типографских красках, рентгеновских экранах, при обработке нефтепродуктов и огнестойкости текстильных изделий.
Ниобиевые сплавы
Основные статьи: ниобий § Применения и ниобиевый сплав
Apollo CSM с темным соплом ракеты из ниобий-титанового сплава
Ниобий почти всегда встречается вместе с танталом и был назван в честь Ниобы, дочери мифического греческого царя Тантала, в честь которого был назван тантал. Ниобий имеет множество применений, в некоторых из которых он разделяет другие тугоплавкие металлы. Он уникален тем, что его можно обрабатывать путем отжига для достижения широкого диапазона прочности и пластичности, и он является наименее плотным из тугоплавких металлов. Его также можно найти в электролитических конденсаторах и в наиболее практичных сверхпроводящих сплавах. Ниобий можно найти в авиационных газовых турбинах, электронных лампах и ядерных реакторах.
Сплав, используемый для сопел жидкостных ракетных двигателей, например, в главном двигателе лунных модулей Apollo, - это сплав C103, который состоит из 89% ниобия, 10% гафния и 1% титана [25]. Другой сплав ниобия использовался для сопла сервисного модуля Apollo. Поскольку ниобий окисляется при температурах выше 400 ° C, для этих применений необходимо защитное покрытие, чтобы сплав не стал хрупким.
Тантал и его сплавы
Основные статьи: Тантал и Тантал § Применения
Тантал - одно из самых устойчивых к коррозии веществ.
Благодаря этому свойству для тантала было найдено много важных применений, особенно в медицине и хирургии, а также в жестких кислых средах. Он также используется для изготовления высококачественных электролитических конденсаторов. Пленки тантала обеспечивают вторую по объему емкости среди всех веществ после аэрогеля [цитата обязательна] и позволяют миниатюризировать электронные компоненты и схемы. Многие сотовые телефоны и компьютеры содержат танталовые конденсаторы.
Если у вас есть какие-либо требования к огнеупорной продукции, свяжитесь с нами. Мы обеспечиваем индивидуальную настройку всей продукции из вольфрама, молибдена и других тугоплавких металлов.
Контактная информация:
Эл. адрес:mail@refrachina.com
Телефон: 86-29-85325399
Факс ： 029-8532561
