Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое тугоплавкие металлы — список, области применения и свойства

Что такое тугоплавкие металлы — список, области применения и свойства

Название тугоплавких металлов напрямую говорит об их особенностях. Многие из них стали известны еще в конце 19 века, но не сразу нашли свое применение. Редкое исключение составили некоторые соединения, которые были востребованы в электротехнике. Ситуация резко изменилась в средине прошлого века по причине активного развития ракетостроения и сверхзвуковой авиации. Именно в этих отраслях промышленности наиболее востребованы тугоплавкие металлы, способные выдержать высокие нагрузки при температуре рабочей среды выше 1000 градусов по шкале Цельсия.

Характеристики и перечень тугоплавких металлов

Тугоплавкость определяется показателем температуры, до достижения которой металл не плавится. Для группы тугоплавких металлов температура плавления не может быть ниже 1875 градусов.

тугоплавкий металл хром

Хром — один из видов тугоплавких металлов

Список тугоплавких металлов включает:

  • ванадий;
  • хром;
  • родий;
  • гафний;
  • рутений;
  • вольфрам;
  • иридий;
  • тантал;
  • молибден;
  • осмий;
  • рений;
  • ниобий.

Иридий, рутений, родий и осмий встречаются очень редко, в год их производят не более 1,6 тонны. Потребностям современного производства в полной мере отвечает только добыча хрома, молибдена, ванадия и вольфрама.

Наряду с высокой температурой плавления необходимо отметить и характерные недостатки данных материалов. Жаропрочный металл не отличается высокой стойкостью к окислению. Этим объясняется необходимость нанесения защитных гальванических покрытий на изделия, предназначенные для использования в рабочей среде с температурой выше 1000 градусов. В плане стойкости к окислению выделяется хром, но он при этом обладает самой низкой температурой плавления.

Кроме того, хром, вольфрам и молибден отличаются повышенной хладноломкостью, что заметно усложняет их обработку методом давления.

Наиболее перспективны для промышленности молибден и ниобий. Они часто встречаются в естественных условиях, что существенно снижает конечную стоимость продукции. Молибден ценится как жаростойкий металл с высокой удельной прочностью. Ниобий обладает низкой степенью плотности, высокой тугоплавкостью и технологичностью.

Вольфрам представляет собой самый тугоплавкий металл и материал, востребованный в качестве легирующего компонента. В чистом виде он применяется редко из-за недостатков, перечисленных выше, и повышенной плотности.

тугоплавкие металлы и сплавы температура плавления жаропрочных металлов Сплавы на основе тугоплавких металлов самый тугоплавкий металл

Тантал

Внешне имеет светло-серый цвет с небольшим голубоватым оттенком. Температура плавления близка к 3000 °С. Хорошо поддается основным видам обработки. Его можно ковать, прокатывать, производить волочение для изготовления проволоки. Эти операции не требуют значительного нагрева. Для удобства дальнейшего использования тантал изготавливают в форме фольги и тонких листов. Повышение температуры вызывает активное взаимодействие со всеми газами, кроме инертных – с ними никаких реакций не наблюдается.

Из тантала производят внутренние элементы генераторных ламп (магнетронов и клистронов). Он активно используется при производстве пластин в электролитических конденсаторах. Очень удобен для изготовления пленочных резисторов. Активно применяется для изготовления так называемых лодочек в испарителях, в которых осуществляется термическое напыление различных материалов на тонкие пленки.

Ввиду ряда своих уникальных качеств, считается незаменимым в ядерной, аэрокосмической и радиоэлектронной промышленности.

Физические и механические свойства

Тугоплавкие металлы входят в группу переходных элементов. Таблица Менделеева различает две их разновидности:

  • ниобий, тантал, ванадий входят в подгруппу 5А;
  • хром, вольфрам и молибден – в подгруппу 6А.

Самая небольшая плотность у ванадия (6100 кг/м3), а максимальная у вольфрама (19300 кг/м3). Остальные металлы по показателю удельной плотности находятся в пределах этих рамок. Все они обладают низким коэффициентом линейного расширения, малой теплопроводностью и упругостью. Элементы плохо проводят электроток, но отличаются сверхпроводимостью. В зависимости от вида элемента температура сверхпроводимости колеблется в пределах от 0,05 до 9 К.

Примечательно, что при комнатной температуре тугоплавким металлам присуща высокая пластичность. Кроме того, молибдену и вольфраму свойственна повышенная жаропрочность на фоне остальных элементов. Не все элементы обладают высокой степенью жаростойкости. Большая часть тугоплавких металлов устойчивы к агрессивному воздействию щелочи или кислоты в обычной среде. Но при нагреве до 400 градусов их активность резко увеличивается. По этой причине материалы нуждаются в создании особых условий эксплуатации. В высокотемпературной рабочей среде их нередко помещают в особую атмосферу инертных газов или разреженный до состояния вакуума воздух.

Общим для всех элементов показателем является высокая степень химической активности. Именно эта особенность заметно усложняет получение чистых элементов, вызывая необходимость построения многоэтапной технологической цепочки.

Кроме того, определенные сложности с применением жаропрочных металлов в промышленном производстве объясняются их повышенной склонностью к хладноломкости. Иными словами, при снижении температуры рабочей среды до определенной отметки материал становится хрупким. Ванадий проходит эту отметку на -195 градусах, ниобий на -120, а вольфрам на +330 градусах по шкале Цельсия. Эта особенность объясняется присутствием некоторых примесей в составе металлов.

Рений

Был открыт позже всех из перечисленных ранее металлов. Он полностью оправдывает свое название «редкоземельный металл», потому что находится в небольших количествах в составе руды других металлов, таких как платина или медь. В основном его используют как легирующую добавку. Полученные сплавы приобретают хорошие характеристики прочности и ковкости. Это один из самых дорогих металлов, поэтому его применение приводит к резкому увеличению цены всего оборудования. Те не менее, его применяют в качестве катализатора.

Читайте так же:
Обозначение контактора на однолинейной схеме

Производство тугоплавких металлов

По причине высокой химической активности основной технологией выработки жаропрочных металлов служит порошковая металлургия.

Существует несколько методов получения металлов данной категории в виде порошка.

  • Реакция восстановления с участием триоксида водорода включает в себя несколько этапов, и применяется для выработки молибдена и вольфрама. Процесс осуществляется в многотрубных печах при 750-950 градусах.
  • Схема восстановления при помощи водорода перрината предназначена для получения металлического рения. Средняя температура составляет 500 градусов, а на последнем этапе происходит отделение порошка от щелочи при помощи процедуры вымывания с последовательным использованием воды и раствора соляной кислоты.
  • Для получения молибдена применяют соли разных металлов. Чаще всего в качестве исходного сырья выступает аммонийная соль и металлический порошок металла, который добавляют в смесь в пропорции от 5 до 15% от общего объема. Технология предполагает обработку сырья при температуре от 500 до 800 градусов в потоке инертного газа. Реакция восстановления осуществляется в водородной среде с температурным режимом от 800 до 1000 градусов.

Полученный в виде порошка металл прессуют или запекают.

Плавка с расходуемым электродом

Этот процесс, проводимый в электродуговых печах в вакууме или среде аргона, служит для получения слитков из многих тугоплавких металлов и их сплавов, в частности титана и молибдена.

Рис. .

Дуговая печь для плавки с расходуемым электродом:

1 — вакуумная камера; 2

— загрузочная течка;
3 —
бункер для добавок;
4
— расходуемый электрод; 5 — кожух электрода;
6
— подающие ролики; 7 — смотровое окно;
8
— вентиль;
9
— электронный измеритель вакуума;
10
— вакуумные краны; 11 — ловушка;
12
— форвакуумний насос;
13
—пароструйный насос;
14
— поддон;
15
— подвижное дно кристаллизатора;
16
— соленоид;
17
— медный кристаллизатор с водяным охлаждением

В герметичной вакуумной камере помещают медный охлаждаемый водой кристаллизатор, содержимое которого служит од ним полюсом электрической дуги, автоматически опускаемый расходуемый электрод — другой ее полюс (рис

.). Электрод прессуют из порошка металлов и их смесей под давлением 197,1—588,3 МН/м 2 , конец его опущен в кристаллизатор, на стен ках которого затвердевает слой расплава гарниссаж. Кристаллизатор по ходу плавки автоматически опускается вытягивая слиток; для зажигания дуги на дно его кладут диск из металла. Длина шнура плазмы 25—30 мм поддерживается и направляется полем соленоида, который предупреждает переброс дуги на стенки кристаллизатора и вызывает циркуляцию расплава. Фор-вакуумный и пароструйный насосы поддерживают остаточное] давление порядка 133,4•10 -3 —133,4• 10 -4 Н/м 2 и откачивают газы, отходящие при плавке. Для получения больших слитков диаметром до 350 мм применяют электрод, наращиваемый аргоно-дуговой сваркой из блоков длиной по 500 мм. Дуга работает при напряжении постоянного тока 30 В и силе его до 100 кА. Так плавят молибден и выплавляют слитки титана массой до 10 т с поперечником около 1 м.

Сплавы делают так же; добавки вводят в электрод в виде богатых лигатур (порошков или стружки), а малые — в кристаллизатор. Недостаточно однородные сплавы переплавляют, применяя их в качестве расходуемого электрода.

Сфера применения

Жаропрочные металлы в чистом виде востребованы в:

  • сверхзвуковой авиации;
  • ракетостроении и создании космических кораблей;
  • производстве ракет и снарядов с радиоуправлением;
  • вакуумной технике и электронике.

К примеру, ниобий без примесей необходим при изготовлении трубок, сеток, электронных деталей для электровакуумных радиоламп, а также электродов-анодов для электровакуумных устройств. Подобное назначение у молибдена и вольфрама. Их используют для электродов радиоламп, подвесок и крючков электровакуумных установок. Вольфрамовые монокристаллы необходимы для производства катодов, предохранителей, электрических контактов. Кроме того, металл с самой высокой температурой плавления давно востребован для нитей накаливания в привычных всем электрических лампах.

ниобиевая труба

Труба из ниобия

Ниобий и ванадий в чистом виде предназначены в первую очередь для атомной энергетики. Именно из них делают оболочки тепловыделяющих элементов и трубы ядерных реакторов. Чистый тантал необходим для химической отрасли в силу повышенной устойчивости к коррозии. Из него изготавливают технологические емкости, детали аппаратов и установок, различную посуду.

Тугоплавкие сплавы и металлы применяют в разных промышленных отраслях. Назначение соединений обусловлено их специфическими свойствами, в первую очередь жаропрочностью.

Производство проката включает:

  • трубы и листы;
  • проволоку и пруток;
  • фольгу и полосы (обычного типа или для глубокой вытяжки).

В отдельную позицию выделяют тугоплавкий припой. Это обусловлено отсутствием в его составе элементов с высокой температурой плавления. В роли компонентов применяют никель, медь, магний или серебро.

Поставщик

Вас интересуют добыча и общие сведения о редких и тугоплавких металлов? Добыча и общие сведения о редких и тугоплавких металлов на сайте поставщика «Ауремо» изложены наиболее полно. Поставщик «Ауремо» предлагает сплавы редких и тугоплавких металлов на выгодных условиях. Большой выбор на складе. Оптимальная цена от поставщика. Для оптовых заказчиков — цена льготная. Купить тугоплавкие металлы оптом или в рассрочку.

Читайте так же:
Станок для распиловки камня

Купить, выгодная цена

Поставщик «Ауремо» является признанным экспертом на рынке металлов. Благодаря представительствам в Восточной Европе, мы имеем возможность оперативного взаимодействия с торговыми партнёрами. Опыт позволит Вам купить любой металл. В ассортимент жаропрочные сплавы, легированная сталь, конструкционные сплавы. У нас легко купить тугоплавкие сплавы по льготной цене. — надёжный поставщик металлопроката приглашает всех к партнёрскому сотрудничеству. У нас наилучшее соотношение цены и качества. Оптовым заказчикам — цена льготная. Вся продукция сертифицирована. Курьерская служба доставит заказ в кратчайший срок. Лучшая цена от поставщика.

Сплавы на основе кобальта

Сплавы на основе кобальта по жаропрочности несколько выше, чем сплавы на основе никеля. Наиболее распространенным деформируемым сплавом на основе кобальта является сплав ВК36А (ЭИ 416). Его используют для изготовления турбинных лопаток газотурбинных двигателей, работающих при температурах

800 °С. После горячей деформации сплав имеет структуру твердого раствора (аустенит) и карбидов. В процессе термообработки сплав подвергается закалке на твердый раствор с последующим старением. Рекомендуемая термообработка: закалка с нагревом до температуры 1125 °С, выдержка 1 ч, охлаждение в воде, затем старение при температуре 800 °С, выдержка 20 ч с охлаждением на воздухе. Механичеcкие свойства после термической обработки: σв = 1200 МПа; σ0,2 = 800 МПа; δ ≤ 13 %; Ψ ≥ 10 %; ак = 0,5 кгс·м/см2.

Что такое тугоплавкие металлы — список, области применения и свойства

Название тугоплавких металлов напрямую говорит об их особенностях. Многие из них стали известны еще в конце 19 века, но не сразу нашли свое применение. Редкое исключение составили некоторые соединения, которые были востребованы в электротехнике. Ситуация резко изменилась в средине прошлого века по причине активного развития ракетостроения и сверхзвуковой авиации. Именно в этих отраслях промышленности наиболее востребованы тугоплавкие металлы, способные выдержать высокие нагрузки при температуре рабочей среды выше 1000 градусов по шкале Цельсия.

Характеристики и перечень тугоплавких металлов

Тугоплавкость определяется показателем температуры, до достижения которой металл не плавится. Для группы тугоплавких металлов температура плавления не может быть ниже 1875 градусов.

тугоплавкий металл хром

Список тугоплавких металлов включает:

    ;
  • хром;
  • родий;
  • гафний;
  • рутений; ;
  • иридий;
  • тантал; ; ; ; .

Иридий, рутений, родий и осмий встречаются очень редко, в год их производят не более 1,6 тонны. Потребностям современного производства в полной мере отвечает только добыча хрома, молибдена, ванадия и вольфрама.

Наряду с высокой температурой плавления необходимо отметить и характерные недостатки данных материалов. Жаропрочный металл не отличается высокой стойкостью к окислению. Этим объясняется необходимость нанесения защитных гальванических покрытий на изделия, предназначенные для использования в рабочей среде с температурой выше 1000 градусов. В плане стойкости к окислению выделяется хром, но он при этом обладает самой низкой температурой плавления.

Кроме того, хром, вольфрам и молибден отличаются повышенной хладноломкостью, что заметно усложняет их обработку методом давления.

Наиболее перспективны для промышленности молибден и ниобий. Они часто встречаются в естественных условиях, что существенно снижает конечную стоимость продукции. Молибден ценится как жаростойкий металл с высокой удельной прочностью. Ниобий обладает низкой степенью плотности, высокой тугоплавкостью и технологичностью.

Вольфрам представляет собой самый тугоплавкий металл и материал, востребованный в качестве легирующего компонента. В чистом виде он применяется редко из-за недостатков, перечисленных выше, и повышенной плотности.

Физические и механические свойства

Тугоплавкие металлы входят в группу переходных элементов. Таблица Менделеева различает две их разновидности:

  • ниобий, тантал, ванадий входят в подгруппу 5А;
  • хром, вольфрам и молибден – в подгруппу 6А.

Самая небольшая плотность у ванадия (6100 кг/м3), а максимальная у вольфрама (19300 кг/м3). Остальные металлы по показателю удельной плотности находятся в пределах этих рамок. Все они обладают низким коэффициентом линейного расширения, малой теплопроводностью и упругостью. Элементы плохо проводят электроток, но отличаются сверхпроводимостью. В зависимости от вида элемента температура сверхпроводимости колеблется в пределах от 0,05 до 9 К.

Примечательно, что при комнатной температуре тугоплавким металлам присуща высокая пластичность. Кроме того, молибдену и вольфраму свойственна повышенная жаропрочность на фоне остальных элементов. Не все элементы обладают высокой степенью жаростойкости. Большая часть тугоплавких металлов устойчивы к агрессивному воздействию щелочи или кислоты в обычной среде. Но при нагреве до 400 градусов их активность резко увеличивается. По этой причине материалы нуждаются в создании особых условий эксплуатации. В высокотемпературной рабочей среде их нередко помещают в особую атмосферу инертных газов или разреженный до состояния вакуума воздух.

Общим для всех элементов показателем является высокая степень химической активности. Именно эта особенность заметно усложняет получение чистых элементов, вызывая необходимость построения многоэтапной технологической цепочки.

Кроме того, определенные сложности с применением жаропрочных металлов в промышленном производстве объясняются их повышенной склонностью к хладноломкости. Иными словами, при снижении температуры рабочей среды до определенной отметки материал становится хрупким. Ванадий проходит эту отметку на -195 градусах, ниобий на -120, а вольфрам на +330 градусах по шкале Цельсия. Эта особенность объясняется присутствием некоторых примесей в составе металлов.

Читайте так же:
Сварочные стекла выбираются в зависимости от

Производство тугоплавких металлов

По причине высокой химической активности основной технологией выработки жаропрочных металлов служит порошковая металлургия.

Существует несколько методов получения металлов данной категории в виде порошка.

  • Реакция восстановления с участием триоксида водорода включает в себя несколько этапов, и применяется для выработки молибдена и вольфрама. Процесс осуществляется в многотрубных печах при 750-950 градусах.
  • Схема восстановления при помощи водорода перрината предназначена для получения металлического рения. Средняя температура составляет 500 градусов, а на последнем этапе происходит отделение порошка от щелочи при помощи процедуры вымывания с последовательным использованием воды и раствора соляной кислоты.
  • Для получения молибдена применяют соли разных металлов. Чаще всего в качестве исходного сырья выступает аммонийная соль и металлический порошок металла, который добавляют в смесь в пропорции от 5 до 15% от общего объема. Технология предполагает обработку сырья при температуре от 500 до 800 градусов в потоке инертного газа. Реакция восстановления осуществляется в водородной среде с температурным режимом от 800 до 1000 градусов.

Полученный в виде порошка металл прессуют или запекают.

Сфера применения

Жаропрочные металлы в чистом виде востребованы в:

  • сверхзвуковой авиации;
  • ракетостроении и создании космических кораблей;
  • производстве ракет и снарядов с радиоуправлением;
  • вакуумной технике и электронике.

К примеру, ниобий без примесей необходим при изготовлении трубок, сеток, электронных деталей для электровакуумных радиоламп, а также электродов-анодов для электровакуумных устройств. Подобное назначение у молибдена и вольфрама. Их используют для электродов радиоламп, подвесок и крючков электровакуумных установок. Вольфрамовые монокристаллы необходимы для производства катодов, предохранителей, электрических контактов. Кроме того, металл с самой высокой температурой плавления давно востребован для нитей накаливания в привычных всем электрических лампах.

ниобиевая труба

Ниобий и ванадий в чистом виде предназначены в первую очередь для атомной энергетики. Именно из них делают оболочки тепловыделяющих элементов и трубы ядерных реакторов. Чистый тантал необходим для химической отрасли в силу повышенной устойчивости к коррозии. Из него изготавливают технологические емкости, детали аппаратов и установок, различную посуду.

Тугоплавкие сплавы и металлы применяют в разных промышленных отраслях. Назначение соединений обусловлено их специфическими свойствами, в первую очередь жаропрочностью.

Производство проката включает:

  • трубы и листы;
  • проволоку и пруток;
  • фольгу и полосы (обычного типа или для глубокой вытяжки).

В отдельную позицию выделяют тугоплавкий припой. Это обусловлено отсутствием в его составе элементов с высокой температурой плавления. В роли компонентов применяют никель, медь, магний или серебро.

Тугоплавкий металл

Эти тугоплавкие металлы представляют собой класс металлов , которые являются чрезвычайно устойчивы к теплу и износ . Этот термин в основном используется в контексте материаловедения , металлургии и инженерии . Определение элементов, принадлежащих к этой группе, может отличаться. Согласно наиболее распространенному определению, эта группа включает 5 элементов: два из пятого периода , ниобий и молибден , и три из шестого периода , тантал , вольфрам и рений . Все они имеют некоторые свойства, например, все они имеют более высокую температуру плавления до 2000 ° C . Они химически инертны и имеют относительно высокую плотность. Их высокая температура плавления делает порошковую металлургию предпочтительным методом изготовления компонентов из этих металлов. Некоторые из их применений включают инструменты для высокотемпературной обработки металлов, металлические нити, формы и сосуды для химических реакций в агрессивных средах. Частично из — за их высокую температуру плавления, тугоплавкие металлы действительно не текут при очень высоких температурах.

Резюме

Определение

В большинстве определений термина «тугоплавкие металлы» в качестве важного условия упоминается необычно высокая температура плавления. Согласно одному из определений, температура плавления выше 2200 ° C необходимо сохранить. Следующие пять элементов: ниобий , молибден , тантал , вольфрам и рений включены во все определения, в то время как более широкое определение, включающее все элементы с температурой плавления выше 1850 ° C , охватывает приблизительно девять дополнительных элементов, титан , ванадий , хром , цирконий , гафний , рутений , осмий и иридий . Эти трансурановые элементы (те , за уран , которые являются нестабильными и не нашел , естественно , на земле) никогда не рассматривается как часть тугоплавких металлов.

Характеристики

Физический

Свойства тугоплавких металлов

ФамилияНиобийМолибденТанталВольфрамРений
Точка слияния2477 ° С2623 ° С3017 ° С3422 ° С3186 ° С
Точка кипения4744 ° С4639 ° С5 458 ° С5555 ° С5596 ° С
Плотность8,57 г · см -310,28 г · см -316,69 г · см -319,25 г · см -321,02 г · см -3
Модуль для младших105 ГПа329 ГПа186 ГПа411 ГПа463 ГПа
Твердость по Виккерсу1320 МПа1530 МПа873 МПа3430 МПа2 450 МПа

Температуры плавления тугоплавких металлов самые высокие из всех элементов, кроме углерода , осмия и иридия. Эта высокая температура плавления определяет большинство их применений. Все эти металлы имеют кристаллическую структуру центрированного кубического типа, за исключением рения, который представляет собой компактную стопку сфер . Большинство физических свойств элементов этой группы сильно различаются, потому что они входят в разные группы периодической таблицы.

Читайте так же:
Схема подключения электромагнитного реле

Химическая

Тугоплавкие металлы демонстрируют широкий спектр химических свойств, потому что они являются частью трех различных групп в периодической таблице элементов . Они легко окисляются, но в твердом металле эта реакция замедляется за счет образования устойчивых оксидных слоев на поверхности. Однако оксид рения более летуч, чем металл, и поэтому при высокой температуре стабилизация против воздействия кислорода теряется, поскольку оксидный слой испаряется. Все они относительно устойчивы к кислотам.

Приложения

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 детали из тугоплавких металлов никогда не производятся методом литья . Используется процесс порошковой металлургии . Порошки чистых металлов уплотняются, нагреваются с помощью электрического тока, а другие порошки изготавливаются путем холодной обработки со стадиями отжига. Из тугоплавких металлов можно производить проволоку, слитки , прутки , листы или листы.

Вольфрам и вольфрамовые сплавы

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

Рений используется в сплавах вольфрама в количестве до 22%, он улучшает жаростойкость и коррозионную стойкость. Торий в качестве легирующего соединения используется при возникновении электрической дуги . Это облегчает контакт и стабилизирует дугу. В порошковой металлургии в процессе спекания необходимо использовать связующие . Для производства тяжелого вольфрамового сплава широко используются связующие смеси никеля и железа или никеля и меди . Содержание вольфрама в сплаве обычно превышает 90%. Диффузия связующих элементов в зернах вольфрама мала даже при температурах спекания, и поэтому внутренняя часть зерен остается состоящей из чистого вольфрама.

Вольфрам и его сплавы часто используются при высоких температурах, но все же там, где требуется высокая прочность, а высокая плотность не является проблемой. Вольфрамовые нити встречаются в подавляющем большинстве домашних ламп накаливания , но также широко используются в осветительной промышленности в качестве электродов в дуговых лампах. Эффективность преобразования электрической энергии в свет в лампах увеличивается с повышением температуры, поэтому высокая температура плавления важна для использования в качестве нити накаливания. При газовой сварке TIG в оборудовании используется постоянный неплавкий электрод . Высокая температура плавления и износостойкость против электрической дуги делают вольфрам подходящим материалом для изготовления электрода. Высокая плотность и твердость также являются важными свойствами, благоприятствующими использованию вольфрама в ракетах , например, в качестве альтернативы пенетраторам с кинетической энергией для танковых орудий. Высокая температура плавления вольфрама делает его хорошим материалом для таких применений, как сопла ракет, например, в UGM-27 Polaris . Некоторые применения вольфрама связаны не с его тугоплавкими свойствами, а просто с его плотностью. Например, его используют в балансирах самолетов и вертолетов или в головках клюшек для гольфа . В этих применениях также могут использоваться аналогичные плотные материалы, такие как более дорогой осмий.

Молибденовые сплавы

Сплавы молибдена широко используются, поскольку они менее дороги, чем сплавы с более высоким содержанием вольфрама. Наиболее широко используемый сплав ПЗМ молибден, а титан — цирконий -molybdenum сплав , состоящий из 0,5% титана и 0,08% циркония (остальное молибдена). Сплав демонстрирует более низкую ползучесть и при повышенных температурах, что позволяет использовать этот 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 цинкового литья. Он также используется для изготовления клапанов для расплавленного цинка.

Молибден используется в реле с контактами, контактирующими с ртутью, поскольку молибден не амальгамируется и поэтому устойчив к коррозии жидкой ртутью .

Молибден — наиболее часто используемый тугоплавкий металл. Основное его применение — строительство из стального сплава . Конструкционные трубы и трубы часто содержат молибден, а также многие нержавеющие стали. Его высокотемпературная прочность, износостойкость и низкий коэффициент трения делают его бесценным легирующим составом. Его дисульфид , молибденит , обладает превосходными антифрикционными свойствами, что приводит к его включению в консистентные смазки и масла, где надежность и производительность имеют решающее значение. В автомобильных ШРУСах используется смазка, содержащая молибден. Молибденит легко связывается с металлом и образует очень твердое, устойчивое к трению покрытие. Большая часть мировых запасов молибденовой руды находится в Китае , США , Чили и Канаде .

Ниобиевые сплавы

Изображение служебного модуля Apollo на фоне Луны.

Ниобий почти всегда ассоциируется с танталом и был назван в честь Ниобы , дочери греческого мифологического царя Тантала , давшего этому металлу свое имя. Ниобий имеет множество применений, в некоторых из которых он разделяет другие тугоплавкие металлы. Он уникален тем, что его можно отжигать для достижения широкого диапазона прочности и эластичности , и он является наименее плотным из тугоплавких металлов. Его также можно найти в электролитических конденсаторах и в сверхпроводящих сплавах . Ниобий может быть найден в газовых турбинах в самолетах , в электронных лампах и ядерных реакторах .

Читайте так же:
Направляющие для заточки сверл

Сплав, используемый для ракетных ускорителей , таких как главный двигатель лунных модулей Apollo , — это C103, который состоит из 89% ниобия, 10% гафния и 1% титана. Другой сплав ниобия использовался для сопла служебного модуля Apollo. Поскольку ниобий окисляется при температурах выше 400 ° C , для этих применений необходимо защитное покрытие, чтобы сплав не стал хрупким.

Тантал и танталовые сплавы

Тантал — одно из самых устойчивых к коррозии веществ.

Благодаря этому свойству для тантала было найдено несколько важных применений, особенно в медицине и хирургии , а также в кислой среде . Он также используется для изготовления электролитических конденсаторов более высокого качества. Тантал фильмы приходят второй по мощности на единицу объема, в том числе каких — либо веществ, только после того, как аэрогеля , [см. необходимо] и позволяют миниатюризации из электронных компонентов и схем . В мобильных телефонах и компьютеры содержат танталовые конденсаторы.

Рениевые сплавы

Рений — это самый недавно обнаруженный тугоплавкий металл. Он содержится в низких концентрациях со многими другими металлами, в рудах других тугоплавких металлов, платины или меди . Он используется в качестве легирующего элемента с другими тугоплавкими металлами, где он увеличивает пластичность и прочность на разрыв. Сплавы рения используются в электронных компонентах, гироскопах и ядерных реакторах. Рений находит наиболее важное применение в качестве катализатора. Он используется в качестве катализатора в таких реакциях, как алкилирование , деалкилирование, гидрирование и окисление . Однако его редкость делает его самым дорогим из тугоплавких металлов. Он увеличивает кинетику окисления, когда он присутствует в сплаве с вольфрамом.

Ползучесть тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы и сплавы привлекли внимание исследователей своими замечательными свойствами и многообещающими практическими перспективами.

Физические свойства тугоплавких металлов, таких как молибден, тантал и вольфрам, их прочность и высокотемпературная стабильность, делают эти материалы пригодными для применения в горячей металлургии, а также в технологиях вакуумных печей. Многочисленные применения конкретных использовать эти свойства: например, вольфрамовые лампы накаливания работают при температурах до 3073 К , и молибден Обмотки ПЕЧЬ резист 2273 K .

Однако плохая технологичность при низких температурах и чрезвычайно высокая окисляемость при высоких температурах являются недостатками большинства тугоплавких металлов. Взаимодействие с окружающей средой может существенно повлиять на их сопротивление ползучести при высоких температурах. Применение этих металлов требует защитной атмосферы или покрытия.

Тугоплавкие металлические сплавы молибдена, ниобия, тантала и вольфрама нашли применение в космических системах ядерной энергетики. Эти системы были разработаны , чтобы работать при температурах от 1350 К до 1900 К . Окружающая среда не должна взаимодействовать с рассматриваемым материалом. Их можно использовать со специальными жидкостями-теплоносителями, такими как жидкие щелочные металлы , а также в технологиях сверхвысокого вакуума .

Для их использования необходимо ограничить высокотемпературную ползучесть сплавов. Ползучесть не должна превышать 1-2%. Дополнительной сложностью при изучении ползучести тугоплавких металлов являются взаимодействия с окружающей средой, которые могут существенно повлиять на ползучесть.

Сплавы на основе тугоплавких металлов

Описание:

В рамках подпрограммы АКМ на базе площадки лаборатории был создан участок по мало-тоннажному производству лигатур тугоплавких металлов: Re-Mo-Ni (ТУ 95-2983-2012), Ta-Al (ТУ 1-92-203-2001).

Производительность участка по рению составляет до 2 тонн лигатуры в год.

Оборудование участка позволяет получать по методу металло-термического восстановления широкую номенклатуру сплавов тугоплавких металлов:

Nb-Al, Nb-Ni, Mo-Ni и др.

Имеется возможность получения тугоплавких металлов (Re, W, Mo и др.) 10-15 кг за один процесс.

Лаборатория обладает необходи-мой оснасткой для изготовления заготовок при производстве высокотемпературных припоев в виде фольги.

Одним из направлений деятельности лаборатории является разработка технологии получения металлических РЗМ и сплавов на их основе. Имеется возможность выпуска мелких партий РЗМ (Nd, Dy, Tb, Sm, Eu, Sc и др.) массой до 50 кг в месяц. Металл выпускается по ТУ или по требованиям заказчика.

На оборудовании подразделения можно выпускать сплавы РЗМ с переходными металлами:

  • Легирующие добавки для производства редкоземельных магнитов Co-Sm, Nd-Fe-B
  • Накопители водорода на основе соединений LaNi5, La-Mg-Ni
  • Легирующие лигатуры в виде сплавов РЗМ-Ni
  • Заготовки для изготовления мишеней из всего ряда РЗМ.

Перечень продукции, выпускаемой АО «ВНИИХТ»

Вид продукцииКоличество кг/месяц
Ниобий метал, (технич.)до 250
Тантал метал, (технич.)до 250
Молибден метал, (технич.)до 250
Неодим метал.50-100
Самарий метал.30-60
Европий метал.30-60
Тербий метал.50-100
Иттрий метал.50-100
Диспрозий метал.50-100
Скандий метал.30-60
Лигатура Никель-Лантандо 200
Лигатура Никель-Церийдо 200
Лигатура Никель-Иттрий50-100
Лигатура Гафний-Никель50-100
Лигатура Никель-Молибдендо 250
Лигатура Рений-Молибден50-100
Лигатура Диспрозий-Алюминий50-100
Лигатура Тербий-Алюминий50-100
Лигатура Скандий-Алюминийдо 100
Лигатура Неодим-Железодо 250

Все материалы выпускаются в соответствии с требованиями нормативных документов (ТУ, ГОСТы), стоимость материала определяется чистотой исходных компонентов и маркой получаемого продукта.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector