مواد با نقطه ذوب بالا. نسوزترین فلز. ویژگی های فلزات نسوزترین فلز تنگستن است

همانطور که مشخص است، قابل ذوب‌ترین فلز جیوه است که بلافاصله پس از تأیید رسانایی الکتریکی آن به صورت مایع و جامد به عنوان فلز طبقه‌بندی شد.

فرانسیم می تواند برای عنوان فلزات قابل ذوب ترین "رقابت" کند، اما این فلز کمیاب است، که علاوه بر این، به دلیل رادیواکتیویته بالا نمی تواند به خوبی مورد مطالعه قرار گیرد. ما در مورد ذوب ترین مواد می دانیم، اما کدام فلز نسوزترین است؟ این تنگستن است.

این فلز چگونه کشف شد؟

نسوزترین فلز جهان توسط دانشمند سوئدی K.V. Scheele (در سال 1781) کشف شد. او با حل کردن سنگ معدن در اسید نیتریک توانست تری اکسید تنگستن (این همان چیزی است که سبک ترین فلز نامیده می شود) سنتز کند. چند سال بعد، خالص ترین فلز توسط شیمیدانان اسپانیایی - F. Fermin و J. José de Eluard که آن را از ولفرامیت جدا کردند، به دست آمد. با این حال، در آن زمان، این کشف بشریت را تحت تاثیر قرار نداد و همه به این دلیل بود که فناوری های لازم برای پردازش فلز حاصل وجود نداشت.

تنگستن کجا استفاده می شود؟

ترکیبات تنگستن به طور گسترده استفاده می شود. آنها در صنایع مهندسی و معدن، برای حفاری چاه استفاده می شوند. این فلز به دلیل استحکام و سختی بالایی که دارد در ساخت قطعات موتور هواپیما، رشته ها، گلوله های توپخانه، روتورهای ژیروسکوپ پرسرعت، گلوله و ... استفاده می شود. تنگستن نیز با موفقیت به عنوان الکترود در جوشکاری آرگون-قوس استفاده می شود. چنین صنایعی نمی توانند بدون ترکیبات تنگستن - نساجی، رنگ و لاک الکل کار کنند.

فن آوری تولید

از آنجایی که تنگستن "خالص" در طبیعت یافت نمی شود (این جزئی از سنگ ها است)، برای جداسازی این فلز یک روش ضروری است. علاوه بر این، دانشمندان محتوای آن را در پوسته زمین به شرح زیر تخمین می زنند: در هر 1000 کیلوگرم سنگ تنها 1.3 گرم تنگستن وجود دارد. می توان اشاره کرد که نسوزترین فلز عنصر نسبتا کمیاب است اگر آن را با انواع شناخته شده فلزات مقایسه کنیم.

هنگامی که سنگ معدن از اعماق زمین استخراج می شود، مقدار تنگستن موجود در آن تنها تا دو درصد است. به همین دلیل مواد خام استخراج شده به کارخانه های فرآوری می رود و در آنجا کسر جرمی فلز با استفاده از روش های خاص به شصت درصد کاهش می یابد. هنگام به دست آوردن تنگستن "خالص"، فرآیند به چندین مرحله تکنولوژیکی تقسیم می شود. اولین مورد جداسازی تری اکسید خالص از مواد خام استخراج شده است. برای این منظور از تجزیه حرارتی استفاده می شود، زمانی که بالاترین نقطه ذوب فلز از 500 تا 800 درجه باشد. در این دما عناصر اضافی ذوب می شوند و اکسید تنگستن از توده مذاب جمع آوری می شود.

در مرحله بعد، ترکیب به دست آمده تحت یک مرحله آسیاب کامل قرار می گیرد و سپس یک واکنش کاهشی انجام می شود. برای این کار هیدروژن اضافه می شود و از دمای 700 درجه استفاده می شود. نتیجه فلز خالصی است که ظاهری پودری دارد. سپس فرآیند فشرده سازی پودر، که برای آن از فشار بالا استفاده می شود، و تف جوشی در محیط هیدروژنی، که در آن دمای 1200-1300 درجه است، انجام می شود.

جرم حاصل به یک کوره ذوب ویژه فرستاده می شود، جایی که جرم توسط جریان الکتریکی تا بیش از 3000 درجه گرم می شود. یعنی تنگستن بعد از ذوب مایع می شود. سپس جرم از ناخالصی ها پاک شده و شبکه تک کریستالی آن ایجاد می شود. برای انجام این کار، آنها از روش ذوب منطقه استفاده می کنند - ماهیت آن این است که تنها بخشی از فلز در یک دوره زمانی معین مذاب می شود. این روش امکان توزیع مجدد ناخالصی‌ها را فراهم می‌کند که در یک ناحیه تجمع می‌یابند، جایی که می‌توان آن‌ها را به راحتی از ساختار کلی آلیاژ حذف کرد. تنگستن مورد نیاز به صورت شمش است که برای تولید انواع محصولات مورد نیاز در صنایع مختلف استفاده می شود.

فلز تنگستن

نسوزترین فلز، تنگستن (ولفرامیوم) در سال 1783 به دست آمد. شیمیدانان اسپانیایی برادران d'Eluyar آن را از ماده معدنی ولفرامیت جدا کردند و آن را با کربن کاهش دادند. در حال حاضر، مواد خام برای تولید تنگستن، ولفرامیت و کنسانتره شیلیت - WO3 است. پودر تنگستن در کوره های الکتریکی در دمای 700-850 درجه سانتی گراد تولید می شود. خود فلز از پودر با فشار دادن در قالب های فولادی تحت فشار و عملیات حرارتی بیشتر قطعات کار تولید می شود. نکته پایانی این است که گرمایش تا حدود 3000 درجه سانتیگراد با عبور جریان الکتریکی اتفاق می افتد.

کاربرد صنعتی

تنگستن برای مدت طولانی کاربرد صنعتی پیدا نکرد. تنها در قرن نوزدهم آنها شروع به مطالعه تأثیر تنگستن بر خواص فولاد با ماهیت متفاوت کردند. در آغاز قرن بیستم، تنگستن شروع به استفاده در لامپ کرد: رشته ای که از آن ساخته شده است تا دمای 2200 درجه سانتیگراد گرم می شود. در این ظرفیت، تنگستن در زمان ما ضروری است.

فولادهای تنگستن در صنایع دفاعی نیز استفاده می شود - برای تولید زره تانک، اژدر و پوسته، نازک ترین قطعات هواپیما و غیره. این ابزار، ساخته شده از فولاد تنگستن، می تواند در برابر شدیدترین فرآیندهای فلزکاری مقاومت کند.

تنگستن از نظر نسوز، سنگینی و سختی با سایر برادران فلزی متفاوت است. تنگستن خالص در دمای 3380 درجه سانتیگراد ذوب می شود، اما تنها در دمای 5900 درجه سانتیگراد که همزمان با دمای سطح خورشید است، می جوشد.

از یک کیلوگرم تنگستن می توانید سیمی به طول 3.5 کیلومتر بسازید. این طول برای تولید رشته برای 23000 لامپ 60 واتی کافی است.

هنوز اتفاق نظری در مورد اینکه کدام فلزات نسوز در نظر گرفته می شوند وجود ندارد. اغلب، فلزاتی که در دمای بالاتر از نقطه ذوب آهن (1536 درجه سانتیگراد) ذوب می شوند، به طور معمول به عنوان نسوز طبقه بندی می شوند. از میان تمام فلزات نسوز به شکل خالص خود و به عنوان پایه آلیاژها، تیتانیوم، زیرکونیوم، مولیبدن، تنگستن و به میزان بسیار کمتری، نیوبیم، تانتالم و وانادیم در فناوری کاربرد گسترده ای یافته اند.

تا همین اواخر، فلزات نسوز به روش متالورژی پودر تولید می شدند و عمدتاً برای آلیاژسازی فولادها و برخی آلیاژها استفاده می شدند. با توجه به اینکه برای رفع نیازهای روزافزون فناوری هوانوردی و موشک، به مواد مقاوم در برابر حرارت به طور فزاینده ای نیاز است، فلزات نسوز و آلیاژهای مبتنی بر آنها به طور فزاینده ای به عنوان مواد ساختاری مقاوم در برابر حرارت مورد استفاده قرار می گیرند. در این مورد، آنها در معرض افزایش نیاز به تمیزی هستند، زیرا فلزات نسوز آلوده به ناخالصی ها، به ویژه گازها، شکننده هستند و پردازش آنها با فشار و جوش دشوار است.

تیتانیوم و آلیاژهای آن

تیتانیوم - عنصری از گروه چهارم جدول تناوبی D.I. مندلیف - یک فلز واسطه است. چگالی نسبتاً کمی دارد (4.51 گرم بر سانتی متر مکعب). از نظر استحکام خاص، آلیاژهای تیتانیوم نسبت به فولادهای آلیاژی و آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا برتری دارند که آنها را به مواد ساختاری ضروری برای هوانوردی و موشک تبدیل می کند. نقطه ضعف اصلی تیتانیوم و آلیاژهای آن به عنوان یک ماده ساختاری مدول الاستیک کوچک آن است (نگاه کنید به § 5)، تقریباً نصف آهن و آلیاژهای آن. تیتانیوم در دمای 1670 درجه سانتیگراد ذوب می شود و در حالت جامد دارای دو تغییر آلوتروپیک است. تغییر α دمای پایین، که تا 882 درجه سانتیگراد وجود دارد، دارای یک شبکه بسته بندی شده شش ضلعی است. اصلاح β-دمای بالا دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدنه است. تیتانیوم با مقاومت در برابر خوردگی بالا در آب شیرین و دریا و در محیط های مختلف تهاجمی مشخص می شود. این ویژگی با تشکیل یک فیلم اکسید محافظ روی سطح توضیح داده می شود، بنابراین تیتانیوم به ویژه در محیط هایی که فیلم اکسید را از بین نمی برند یا تشکیل آن را افزایش نمی دهند (در اسید سولفوریک رقیق، آکوا رژیا، اسید نیتریک) مقاوم است.

در هوا تا دمای 500 درجه سانتیگراد، تیتانیوم عملاً مقاوم است. در دمای بالای 500 درجه سانتیگراد، به طور فعال با گازهای اتمسفر (اکسیژن، نیتروژن) و همچنین با هیدروژن، مونوکسید کربن و بخار آب برهمکنش می کند. نیتروژن و اکسیژن، حل شدن در تیتانیوم به مقدار قابل توجهی، خواص پلاستیکی آن را کاهش می دهد. کربن با محتوای بیش از 0.1 - 0.2 درصد که به شکل کاربید تیتانیوم در امتداد مرزهای دانه‌ها رسوب می‌کند، شکل‌پذیری تیتانیوم را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. یکی از ناخالصی های مضر هیدروژن است که حتی با وجود هزارم درصد منجر به ظهور هیدریدهای بسیار شکننده می شود و در نتیجه باعث شکنندگی سرد تیتانیوم می شود. تمام این ناخالصی ها مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری تیتانیوم را مختل می کند. به دلیل واکنش پذیری قوی، تیتانیوم و آلیاژهای آن در کوره های الکتریکی قوس خلاء در کریستالایزرهای مس خنک شونده با آب ذوب می شوند.

ارزیابی تأثیر عناصر آلیاژی وارد شده به تیتانیوم با تأثیر آنها بر دمای تبدیل چندشکلی توصیه می شود. گروه بزرگی از فلزات دامنه وجود فاز β را افزایش می دهند و آن را تا دمای اتاق پایدار می کنند. چنین عناصری که به آنها تثبیت کننده بتا می گویند شامل فلزات واسطه V، Cr، Mn، Mo، Nb، Fe می باشد. عناصر دیگر تثبیت کننده های فعال β هستند که دامنه وجود اصلاح α-تیتانیوم را گسترش می دهند. این عناصر شامل A1، O، N، C. عناصر خنثی (Sn، Zr، Hf) نیز شناخته شده است، که عملا بر دمای تبدیل چند شکلی تاثیر نمی گذارد.

بنابراین، هنگامی که تیتانیوم با یک یا چند عنصر در دمای اتاق دوپ می شود، ساختار متفاوتی متشکل از فازهای α-، α+β- یا β به دست می آید. همه آلیاژهای تیتانیوم مدرن به این سه گروه تقسیم می شوند.

تقریباً تمام آلیاژهای تیتانیوم با آلومینیوم آلیاژ می شوند. این امر با این واقعیت توضیح داده می شود که آلومینیوم به طور موثر هر دو فاز α و β را تقویت می کند و در عین حال شکل پذیری رضایت بخشی را حفظ می کند، مقاومت حرارتی آلیاژها را افزایش می دهد و تمایل به شکنندگی هیدروژن را کاهش می دهد.

یک آلیاژ α تیتانیوم معمولی فرفورژه آلیاژ دوبل BT5 حاوی 5٪ Al است. خواص مکانیکی این آلیاژ در دمای اتاق: σ در = 750÷950 MPa، δ = 12÷25%. برای افزایش مقاومت در برابر خزش، آلیاژهای دوگانه تیتانیوم-آلومینیوم با سخت کننده های خنثی - قلع و زیرکونیوم آلیاژ می شوند. این آلیاژها عبارتند از BT5-1، حاوی 5٪ Al و 2.5٪ Sn، و آلیاژ BT20، حاوی 6.5٪ Al، ​​2٪ Zr و افزودنی های کوچک (هر کدام 1٪) مولیبدن و وانادیم. در دمای اتاق، آلیاژ اول دارای σ در = 850÷950 MPa، دوم - σ در = 950÷1000 MPa است. آلیاژهای این کلاس با افزایش مقاومت حرارتی مشخص می شوند. آنها با عملیات حرارتی سخت نمی شوند و می توانند تا دمای 450 تا 500 درجه سانتیگراد کار کنند. بیشتر آلیاژهای α-تیتانیوم در حالت آنیل شده استفاده می شوند، دمای آنیل 700 - 850 درجه سانتی گراد است.

پرتعدادترین و دارای بیشترین کاربرد عملی، گروه آلیاژهای تغییر شکل پذیر α+β است. این گروه شامل آلیاژهای آلیاژ شده با آلومینیوم و تثبیت کننده های β است. این آلیاژها طیف خوبی از استحکام و خواص پلاستیکی دارند و می توانند تا دمای 350 تا 400 درجه سانتیگراد کار کنند. با تغییر مقادیر نسبی فازهای α و β، آلیاژهایی با طیف وسیعی از خواص را می توان به دست آورد. علاوه بر این، آلیاژهای α+β از نظر حرارتی سخت می شوند که این امکان را نیز فراهم می کند تا خواص آنها را به میزان قابل توجهی تغییر دهید. آلیاژهای α+β معمولی BT6 (6% Al؛ 4% V) و BT14 (4% Al؛ 3% Mo؛ 1% V) هستند. آلیاژ VT14 یکی از بادوام ترین آلیاژهای تیتانیوم است. بنابراین پس از کوئنچ از 860 - 880 درجه سانتیگراد، استحکام کششی این آلیاژ 950 مگاپاسکال است و پس از پیری در دمای 480 - 550 درجه سانتیگراد به مدت 12 - 16 ساعت به 1200 - 1300 مگاپاسکال افزایش می یابد و در عین حال خواص پلاستیکی بالایی را حفظ می کند. محصولات ساخته شده از این آلیاژها در حالت بازپخت و تقویت شده حرارتی استفاده می شوند، آنها می توانند در دمای 350 تا 400 درجه سانتیگراد کار کنند. از آلیاژهای β، پرکاربردترین آلیاژ VT15 (3-4% A1؛ 7-8% مو؛ 10-11% کروم) است که پس از سخت شدن و کهنه شدن، دارای استحکام کششی 1300-1500 مگاپاسکال است. با کشیدگی حدود 6 درصد. با این حال، به دلیل پایداری کم فاز بتا فوق اشباع، این آلیاژ می تواند تا دمای 350 درجه سانتی گراد کار کند.

آلیاژهای تیتانیوم ریخته گری با سیالیت بالا مشخص می شوند و ریخته گری متراکم تولید می کنند، اما در مقایسه با آلیاژهای فرفورژه استحکام و شکل پذیری کمتری دارند. پرکاربردترین آلیاژ VT5L، حاوی 5% Al، دارای σ در = 700÷900 MPa، δ = 6÷13٪ است. این آلیاژ برای تولید ریخته گری های شکلی در نظر گرفته شده است که برای مدت طولانی در دماهای تا 400 درجه سانتیگراد کار می کنند. آلیاژ اضافی آلیاژ VT5L با کروم و مولیبدن (آلیاژ VT3-11) منجر به افزایش استحکام (σ در = 1050 مگاپاسکال) و مقاومت حرارتی (تا 450 درجه سانتیگراد)، اما کاهش شکل پذیری و سیالیت می شود.

آلیاژهای تیتانیوم عمدتاً در هوانوردی، موشک، کشتی سازی و مهندسی شیمی استفاده می شوند.

زیرکونیوم و آلیاژهای آن

زیرکونیوم دارای نقطه ذوب 1855 درجه سانتی گراد، چگالی در دمای اتاق 6.49 گرم بر سانتی متر مکعب است. مانند تیتانیوم، در دو تغییر وجود دارد. تغییر α درجه حرارت پایین، پایدار تا 865 درجه سانتیگراد، دارای یک شبکه بسته بندی بسته شش ضلعی است. اصلاح β-دمای بالا دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدنه است.

زیرکونیوم در محلولهای اسیدها و قلیاها، در آب و بخار آب مقاوم است. به طور فعال با گازها تعامل دارد: با اکسیژن بالای 150 - 200 درجه سانتیگراد، هیدروژن در محدوده دمایی 300 - 1000 درجه سانتیگراد، نیتروژن و دی اکسید کربن بالای 450 درجه سانتیگراد با تشکیل اکسیدها، نیتریدها، هیدریدها، کاربیدها. به لطف این توانایی، زیرکونیوم به طور گسترده ای به عنوان یک ماده جذب کننده گاز استفاده می شود. آلودگی زیرکونیوم خالص به ناخالصی های بینابینی که علاوه بر ترکیبات مشخص شده، محلول های جامد زیرکونیوم را تشکیل می دهند، منجر به کاهش شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی فلز می شود. به دلیل فعالیت شیمیایی بالای زیرکونیوم، فرآیندهای تولید و فرآوری آن در خلاء یا در فضای محافظ انجام می شود.

یکی دیگر از ویژگی های متمایز زیرکونیوم، سطح مقطع جذب نوترون حرارتی کوچک و مقاومت بالای آن در برابر تابش هسته ای است. این ویژگی ها، همراه با مقاومت در آب و بخار فوق گرم تا دمای 300 تا 350 درجه سانتی گراد، زیرکونیوم را به یکی از مواد ساختاری اصلی راکتورهای هسته ای با آب خنک می کند. با این حال، زیرکونیوم خالص خواص مکانیکی نسبتاً کمی دارد: σ در = 200÷400 MPa، δ = 30÷20٪، HB (70 - 90). بنابراین از آلیاژهای زیرکونیوم به عنوان مصالح ساختاری استفاده می شود. زیرکونیوم با افزودنی های کوچک (حداکثر 1 تا 2 درصد) قلع، آهن، نیکل، کروم، مولیبدن، نیوبیم دوپ شده است. این عناصر آلیاژی، تقویت کننده زیرکونیوم، مقاومت در برابر خوردگی آن را افزایش می دهند. علاوه بر این، سطح مقطع جذب نوترون حرارتی نسبتاً کوچکی دارند که هنگام کار در زیر تابش هسته ای مهم است.

نیوبیم مقاومت به خوردگی زیرکونیوم در آب و بخار فوق گرم را افزایش می دهد. آلیاژهای دوتایی Zr-1% Nb و Zr - 2.5% Nb به طور گسترده برای ساخت روکش عناصر سوختی (عناصر سوختی) در راکتورهای آب خنک، که در آن سوخت جامد به عنوان سوخت استفاده می شود، استفاده می شود. افزودن‌های کوچک قلع، اثرات مضر ناخالصی‌های میان بافتی، به‌ویژه نیتروژن، بر مقاومت به خوردگی زیرکونیوم را سرکوب می‌کند. اثر حتی بیشتر با آلیاژسازی پیچیده با قلع، آهن، کروم و نیکل به دست می آید. در حال حاضر، آلیاژهای نوع zircalloy-2 در مقیاس صنعتی (1.2 - 1.7٪ Sn؛ 0.07 - 0.2٪ Fe؛ 0.05 - 0.15٪ کروم؛ 0.03 - 0.08٪ Ni) و همچنین آلیاژ Ozhenit-0.5 استفاده می شود. آلیاژ شده با قلع، آهن، نیوبیم، نیکل با محتوای کل 0.5٪. از نظر خواص مکانیکی، آلیاژهای نوع Zircalloy-2 (σ in = 480÷500 MPa، δ = 30%) نزدیک به فولادهای زنگ نزن هستند، آلیاژ اوژنیت استحکام کمتری دارد (σ در = 300 MPa، δ = 35٪. ).

با استفاده از عملیات حرارتی (کوئنچ، تمپرینگ، بازپخت) می توان خواص مکانیکی آلیاژهای زیرکونیوم را تغییر داد، اما معمولاً آنها فقط در منطقه α (800 - 850 درجه سانتیگراد) برای کاهش استرس تحت آنیل قرار می گیرند. این به دلیل این واقعیت است که خاموش کردن و معتدل کردن، به عنوان یک قاعده، منجر به کاهش ویژگی عملکرد اصلی آلیاژهای زیرکونیوم - مقاومت در برابر خوردگی به دلیل تشکیل فازهای غیر پایدار می شود.

تنگستن و آلیاژهای آن

تنگستن نسوزترین فلز است. نقطه ذوب آن 3400 درجه سانتیگراد است. چگالی تنگستن در دمای اتاق 19.3 گرم بر متر مکعب است، شبکه کریستالی مکعبی است. عمده این فلز صرف آلیاژسازی فولادها و تولید آلیاژهای به اصطلاح سخت می شود. به عنوان یک ماده مستقل، تنگستن در صنایع خلاء و برق استفاده می شود. برای ساخت رشته های لامپ های رشته ای، قطعات لامپ های رادیویی، بخاری ها، قسمت های مختلف کوره های خلاء و غیره استفاده می شود. این محصولات از تغییر شکل پلاستیکی میله های متخلخل از پودرهای قطعه کار به دست می آیند و در حالت کار سرد و یا پس از آنیل مورد استفاده قرار می گیرند. برای از بین بردن استرس (1000 درجه سانتیگراد، 1 ساعت). عیب اصلی تنگستن درجه تجاری، شکنندگی آن در دمای اتاق است که ناشی از آلودگی با ناخالصی های بینابینی، عمدتاً اکسیژن و کربن است. استحکام کششی چنین فلزی در دمای اتاق 500 - 1400 مگاپاسکال با ازدیاد طول عملاً صفر است. تنگستن با خلوص فنی در دمای بالاتر از 300 تا 400 درجه سانتیگراد به پلاستیک تبدیل می شود. به این دما آستانه شکنندگی می گویند. تنگستن تبلور مجدد (دمای تبلور مجدد 1400 - 1500 درجه سانتیگراد) حتی شکننده تر است، آستانه شکنندگی آن 450 - 500 درجه سانتیگراد است. این ناشی از حرکت ناخالصی های بینابینی به مرز دانه ها و تشکیل لایه های بینابینی شکننده است. با تمیز کردن عمیق تنگستن آستانه شکنندگی، استخوان ها را می توان تا دمای زیر صفر کاهش داد.

در صنعت خلاء الکتریکی، علاوه بر تنگستن از نظر فنی خالص درجه HF، از گریدهای ویژه با افزودنی های اکسید استفاده می شود - A1 2 O 3، SiO 2، K 2 O (درجه BA). ذرات ریز این افزودنی ها که در امتداد مرزهای دانه های تنگستن قرار دارند، دمای تبلور مجدد آن را افزایش می دهند. بنابراین، محصولات ساخته شده از چنین فلزی قادر به حفظ شکل خود در هنگام گرم شدن و عدم افتادگی هستند. تنگستن Thoriated (با 1 - 2٪ ThO 2) دارای مقاومت حرارتی بالا و همچنین خواص ترمیونیک بالا و پایدار است، اما به دلیل خطر برای سلامتی انسان (رادیواکتیویته)، اخیراً با موفقیت با تنگستن با افزودنی های لانتانیوم جایگزین شده است. اکسید (L) و اکسید ایتریم (VI). محصولات ساخته شده از تنگستن ذوب شده و آلیاژهای آن تا کنون کاربرد محدودی پیدا کرده اند، عمدتاً در فناوری جدید.

هنگام آلیاژ کردن تنگستن، فرد تلاش می کند استحکام، مقاومت در برابر حرارت، کاهش شکنندگی و بهبود قابلیت ساخت آن را افزایش دهد. آلیاژهای تک فاز تنگستن با نیوبیم (تا 2٪ Nb)، با مولیبدن (تا 15٪ Mo)، با رنیم (تا 30٪ Re) توسعه یافته اند. رنیوم تأثیر ویژه ای بر خواص تنگستن دارد. آلیاژ با 27% Re در دمای اتاق شکل پذیر است و دارای σ در = 1400 MPa و δ = 15% در حالت ریخته گری است. با این حال، امکانات استفاده از این آلیاژها به دلیل کمبود رنیم محدود شده است.

آلیاژهای تنگستن هتروفاز تقویت شده با ذرات کاربید پراکنده نیز امیدوارکننده هستند. افزودن کمی تانتالیوم (تا 0.2 - 0.4٪) و کربن (تا 0.1٪) باعث افزایش استحکام و شکل پذیری می شود. آلیاژهای تنگستن در دماهای 1600 تا 1900 درجه سانتیگراد نسبت به تنگستن در برابر حرارت مقاوم‌تر هستند، اما بالاتر از این دماها مزیت خود را در مقاومت حرارتی از دست می‌دهند.

مولیبدن و آلیاژهای آن

مولیبدن دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن است. نقطه ذوب آن 2620 درجه سانتیگراد است. مولیبدن در مقایسه با تنگستن شکننده تر است. آستانه دمای شکنندگی آن، بسته به خلوص، در محدوده 70 - 300 درجه سانتیگراد قرار دارد. شکنندگی مولیبدن نیز به دلیل تجمع ناخالصی های بین بافتی یا فازهای بینابینی در نزدیکی مرزهای دانه ایجاد می شود. هنگامی که مولیبدن گرم می شود، به شدت اکسید می شود و در دمای بالاتر از 680 - 700 درجه سانتیگراد اکسیدهای آن تصعید می شود. بخش عمده ای از مولیبدن صرف فولادهای آلیاژی می شود. به عنوان یک ماده مستقل، مولیبدن به شکل سیم، میله، نوار، ورق های ساخته شده از میله های بیلت که توسط متالورژی پودر تولید می شود، استفاده می شود. در این شکل در دستگاه های خلاء الکترونیکی (آند، شبکه، تکیه گاه) به عنوان عناصر گرمایش و صفحه نمایش کوره های خلاء استفاده می شود. استحکام کششی مولیبدن با خلوص های مختلف در دمای اتاق 450 - 800 مگاپاسکال با کشیدگی 25 - 1٪ است. از آنجایی که چگالی مولیبدن (2/10 گرم بر سانتی متر مکعب) تقریباً دو برابر چگالی تنگستن است، مولیبدن از نظر استحکام ویژه در دماهای 1300 تا 1400 درجه سانتی گراد نسبت به تنگستن و آلیاژهای آن برتری دارد.

اخیراً، مولیبدن خالص‌تر که در معرض ذوب مجدد قوس خلاء یا پرتو الکترونی قرار گرفته و همچنین آلیاژهای مولیبدن به طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرار گرفته‌اند. آلیاژسازی مولیبدن با عناصر خاصی منجر به تقویت و افزایش شکل پذیری آن می شود. رنیم تأثیر بسیار مؤثری بر روی مولیبدن و همچنین بر روی تنگستن دارد که طیف وسیعی از محلول‌های جامد را با آن تشکیل می‌دهد. رنیوم به طور قابل توجهی مولیبدن را تقویت می کند، در عین حال حساسیت آن را به ناخالصی های بینابینی و شکنندگی سرد کاهش می دهد و دمای تبلور مجدد را افزایش می دهد. آلیاژ مولیبدن با مقادیر کمی تیتانیوم و زیرکونیوم (تا 1%) منجر به استحکام قابل توجهی در دمای اتاق و بالا می‌شود. این عناصر آلیاژی ذرات پراکنده کاربید را با کربن تشکیل می دهند که همیشه در مولیبدن وجود دارد.

نیوبیم، تانتالم، وانادیم و آلیاژهای آنها

نیوبیم حدود. ج. شبکه، دارای نقطه ذوب 2470 درجه سانتی گراد، چگالی 8.57 گرم بر سانتی متر مکعب است. برخلاف تنگستن و مولیبدن، نیوبیم قادر به حل کردن اکسیژن، نیتروژن و کربن در مقادیر نسبتاً قابل توجهی است. بنابراین، آن و آلیاژهای آن انعطاف پذیری قابل توجهی بالاتری دارند، در هنگام تبلور مجدد ترد نمی شوند و قابلیت جوشکاری خوبی دارند. آلیاژهای نیوبیم از نوع محلول جامد با تنگستن (تا 15٪) و مولیبدن (تا 5٪) توسعه یافته است. آلیاژهایی با افزودن زیرکونیوم (تا 1٪) و کربن (تا 0.1٪) نیز ایجاد شده است که در آنها سخت شدن در نتیجه وقوع رسوب کاربیدهای زیرکونیوم حاصل می شود. آلیاژها برای کارکرد در دمای 900 تا 1200 درجه سانتیگراد طراحی شده اند. مقادیر قابل توجهی نیوبیم برای آلیاژسازی فولادها استفاده می شود.

تانتالیم حدود. ج. با یک شبکه، در دمای 3996 درجه سانتیگراد ذوب می شود، چگالی آن 16.6 گرم بر سانتی متر مکعب است. ویژگی این فلز انعطاف پذیری بالا و مقاومت شیمیایی در محیط های تهاجمی است. مقاومت با تشکیل یک فیلم اکسید متراکم و بادوام توضیح داده می شود. تانتالیوم به صورت پودر برای ساخت آندهای خازن الکترولیتی با استفاده از روش های متالورژی پودر استفاده می شود. در این مورد، اهمیت اصلی خواص دی الکتریک بالای فیلم اکسید است که به ویژه در سطح داخلی آندهای متخلخل ایجاد می شود. نوار، میله، سیم و لوله برای قطعات دستگاه های خلاء الکتریکی و تجهیزات شیمیایی از تانتالیوم ساخته شده است.

وانادیوم دارای نقطه ذوب 1900 درجه سانتیگراد، حدود. ج. شبکه k.، چگالی آن 6.1 گرم بر سانتی متر مکعب است. مقدار اصلی وانادیوم برای فولادهای آلیاژی مصرف می شود. وانادیم خالص و آلیاژهای مبتنی بر آن هنوز کاربرد صنعتی گسترده ای پیدا نکرده اند.

آلیاژهای سخت

آلیاژهای سخت مواد فلزی متشکل از کاربید تنگستن و مقدار کمی کبالت (2 تا 20 درصد) هستند. محصولات از آلیاژهای سخت تنها با متالورژی پودر تولید می شوند. ابتدا، فشرده ها از مخلوطی از کاربید تنگستن و پودر کبالت ساخته می شوند. سپس در دمای 1350 - 1480 درجه سانتیگراد زینتر می شوند. در حدود 1200 درجه سانتیگراد، مایعی با ترکیب یوتکتیک (65 - 70٪ Co، 35 - 30٪ WC) در مخلوط پودرها ظاهر می شود. بنابراین، تف جوشی در حضور مقدار زیادی از فاز مایع رخ می دهد، هنگامی که پس از تف جوشی خنک می شود، مایع جامد می شود و کاربید تنگستن از آن آزاد می شود که به دانه های ذوب نشده متصل می شود و کبالت که لایه هایی را بین دانه های کاربید تنگستن تشکیل می دهد. استحکام مکانیکی محصولات کاربید را فراهم می کند. اندازه ذرات کاربید تنگستن در آلیاژ سخت نهایی معمولاً 1 تا 2 میکرون است. هدف اصلی آلیاژهای سخت ابزارهای برش فلز و حفاری است. دنده ها، برش ها و مته های ساخته شده از آلیاژهای سخت را می توان برای پردازش فولاد، چدن و ​​آلیاژهای غیرآهنی در شرایطی که حرارت لبه برش به 1000 درجه سانتیگراد و بالاتر می رسد استفاده کرد. ابزارهای حفاری کاربید (بیت ها، کاترها) چندین برابر بیشتر از فولادی عمر می کنند. از آلیاژهای سخت نیز برای ساخت ابزارهایی برای شکل دهی فلز استفاده می شود - قالب، قالب، قالب.

علاوه بر آلیاژهای سخت مبتنی بر کاربید تنگستن، آلیاژهای سخت مبتنی بر تنگستن مضاعف و کاربید تیتانیوم و همچنین کاربید تنگستن سه گانه، تیتانیوم و تانتالیوم وجود دارد.

آلیاژهای سخت مبتنی بر کاربیدهای پیچیده در هنگام پردازش فولاد مقاومت بالاتری دارند.

آلیاژهای تنگستن-کبالت کاربید BK2، BK6، BK15، و غیره تعیین می شوند. آخرین عدد مربوط به درصد کبالت است. آلیاژهای سخت مبتنی بر تنگستن و کاربیدهای تیتانیوم T15K6، T30K4 و غیره نامگذاری می شوند. عدد بعد از حرف T محتوای کاربید تیتانیوم را نشان می دهد، عدد بعد از حرف K نشان دهنده محتوای کبالت است. برای آلیاژهای مبتنی بر کاربید سه تایی، نام TT7K12 و غیره پذیرفته می شود.عدد بعد از حروف TT مربوط به محتوای کل کاربیدهای تیتانیوم و تانتالیوم است. آلیاژهای سخت با استحکام خمشی و سختی راکول مشخص می شوند. قدرت خمشی 1000 - 2000 مگاپاسکال و سختی HRC (85 - 90) است. آلیاژهایی با محتوای کبالت بالاتر، استحکام بیشتر و سختی کمتری دارند.

آلیاژهای سطحی مبتنی بر کاربید تنگستن ریخته گری، به اصطلاح relit، از نظر ساختار و ماهیت استفاده به آلیاژهای سخت نزدیک هستند. کاربید تنگستن که از ذوب در یک بوته گرافیتی به دست می‌آید به ذرات بزرگ‌تر از 0.6 میلی‌متر خرد می‌شود و سپس با ذوب روی سطوح کار تجهیزات معدن اعمال می‌شود. ساختار لایه سطحی از دانه های ذوب نشده رلیت در یک پایه فولادی ذوب شده تشکیل شده است.

تقریباً تمام فلزات در شرایط عادی جامد هستند. اما در دماهای خاصی می توانند حالت تجمع خود را تغییر داده و به مایع تبدیل شوند. بیایید دریابیم که بالاترین نقطه ذوب فلز چیست؟ کدام پایین ترین است؟

نقطه ذوب فلزات

بیشتر عناصر جدول تناوبی فلزات هستند. در حال حاضر تقریباً 96 مورد وجود دارد که همه آنها برای تبدیل شدن به مایع به شرایط متفاوتی نیاز دارند.

آستانه حرارت مواد کریستالی جامد که بالای آن به مایع تبدیل می شوند، نقطه ذوب نامیده می شود. برای فلزات در چند هزار درجه متفاوت است. بسیاری از آنها با حرارت نسبتاً زیاد به مایع تبدیل می شوند. این باعث می شود آنها به یک ماده معمولی برای ساخت قابلمه، تابه و سایر ظروف آشپزخانه تبدیل شوند.

نقره (962 درجه سانتیگراد)، آلومینیوم (660.32 درجه سانتیگراد)، طلا (1064.18 درجه سانتیگراد)، نیکل (1455 درجه سانتیگراد)، پلاتین (1772 درجه سانتیگراد) و غیره دارای نقطه ذوب متوسط ​​هستند. همچنین گروهی از فلزات نسوز و کم ذوب وجود دارد. اولی برای تبدیل شدن به مایع به بیش از 2000 درجه سانتیگراد نیاز دارد، دومی کمتر از 500 درجه سانتیگراد.

فلزات کم ذوب معمولاً شامل قلع (232 درجه سانتیگراد)، روی (419 درجه سانتیگراد) و سرب (327 درجه سانتیگراد) هستند. با این حال، برخی از آنها ممکن است حتی دمای پایین تری داشته باشند. به عنوان مثال، فرانسیم و گالیم در دست ذوب می شوند، اما سزیم را فقط می توان در یک آمپول گرم کرد، زیرا با اکسیژن مشتعل می شود.

کمترین و بالاترین دمای ذوب فلزات در جدول ارائه شده است:

تنگستن

فلز تنگستن بالاترین نقطه ذوب را دارد. فقط کربن غیر فلزی در این شاخص رتبه بالاتری دارد. تنگستن یک ماده براق خاکستری روشن، بسیار متراکم و سنگین است. در دمای 5555 درجه سانتی گراد می جوشد که تقریباً برابر با دمای نور کره خورشید است.

در شرایط اتاق، با اکسیژن واکنش ضعیفی نشان می دهد و خورده نمی شود. علیرغم نسوز بودن، کاملاً انعطاف پذیر است و می توان آن را حتی در دمای 1600 درجه سانتیگراد جعل کرد. این خواص تنگستن برای رشته های رشته ای در لامپ ها و لوله های تصویر و الکترودهای جوشکاری استفاده می شود. بیشتر فلز استخراج شده با فولاد آلیاژ می شود تا استحکام و سختی آن افزایش یابد.

تنگستن به طور گسترده ای در حوزه نظامی و فناوری استفاده می شود. برای ساخت مهمات، زره، موتورها و مهمترین قطعات وسایل نقلیه نظامی و هواپیما ضروری است. همچنین برای ساخت ابزارهای جراحی و جعبه هایی برای نگهداری مواد رادیواکتیو استفاده می شود.

سیاره تیر

جیوه تنها فلزی است که نقطه ذوب آن منهای است. علاوه بر این، یکی از دو عنصر شیمیایی است که مواد ساده آن در شرایط عادی به صورت مایع وجود دارد. جالب اینجاست که این فلز وقتی تا دمای 356.73 درجه سانتیگراد گرم می شود به جوش می آید و این بسیار بالاتر از نقطه ذوب آن است.

رنگ سفید مایل به نقره ای و درخشندگی مشخصی دارد. قبلاً در شرایط اتاق تبخیر می شود و به توپ های کوچک متراکم می شود. این فلز بسیار سمی است. می تواند در اندام های داخلی انسان جمع شود و باعث بیماری های مغز، طحال، کلیه ها و کبد شود.

جیوه یکی از هفت فلزی است که بشر در مورد آن آموخت. در قرون وسطی عنصر اصلی کیمیاگری محسوب می شد. علیرغم سمیت آن، زمانی در پزشکی به عنوان بخشی از پر کردن دندان و همچنین به عنوان درمان سیفلیس استفاده می شد. در حال حاضر جیوه تقریبا به طور کامل از آماده سازی های پزشکی حذف شده است، اما به طور گسترده ای در ابزار اندازه گیری (فشار سنج، فشار سنج)، برای ساخت لامپ، کلید، و زنگ درب استفاده می شود.

آلیاژها

برای تغییر خواص یک فلز خاص، آن را با مواد دیگری آلیاژ می کنند. بنابراین، نه تنها می تواند چگالی و استحکام بیشتری به دست آورد، بلکه نقطه ذوب را نیز کاهش یا افزایش می دهد.

یک آلیاژ می تواند از دو یا چند عنصر شیمیایی تشکیل شده باشد، اما حداقل یکی از آنها باید فلز باشد. چنین "مخلوطی" اغلب در صنعت استفاده می شود، زیرا آنها به دست آوردن دقیقاً کیفیت مواد مورد نیاز را ممکن می کنند.

نقطه ذوب فلزات و آلیاژها به خلوص اولی و همچنین به نسبت و ترکیب دومی بستگی دارد. برای به دست آوردن آلیاژهای کم ذوب، اغلب از سرب، جیوه، تالیم، قلع، کادمیوم و ایندیم استفاده می شود. آنهایی که جیوه دارند آمالگام نامیده می شوند. ترکیبی از سدیم، پتاسیم و سزیم به نسبت 12%/47%/41% در دمای منفی 78 درجه سانتیگراد به مایع تبدیل می شود، در دمای منفی 61 درجه سانتیگراد به ملغمه ای از جیوه و تالیم تبدیل می شود. نسوزترین ماده آلیاژی از تانتالم و کاربید هافنیوم به نسبت 1:1 با نقطه ذوب 4115 درجه سانتیگراد است.

www.syl.ru

نسوزترین فلز. ویژگی های فلزات

فلزات رایج ترین ماده (به همراه پلاستیک و شیشه) هستند که از زمان های قدیم مورد استفاده مردم قرار گرفته اند. حتی در آن زمان، انسان ویژگی‌های فلزات را می‌شناخت و از تمام خواص آنها برای خلق آثار هنری، ظروف، وسایل خانه و سازه‌های زیبا استفاده کرد.

یکی از ویژگی های اصلی در بررسی این مواد، سختی و نسوز بودن آنهاست. این ویژگی ها است که تعیین منطقه استفاده از یک فلز خاص را ممکن می کند. بنابراین تمام خواص فیزیکی را در نظر می گیریم و به مسائل ذوب پذیری توجه ویژه ای می کنیم.

خواص فیزیکی فلزات

ویژگی های فلزات از نظر خواص فیزیکی را می توان در قالب چهار نکته اصلی بیان کرد.

1. درخشش فلزی - همه تقریباً به جز مس و طلا، درخشش و درخشش زیبای نقره‌ای-سفید مشابهی دارند. آنها به ترتیب دارای رنگ قرمز و زرد هستند. کلسیم به رنگ آبی نقره ای است.
2. حالت فیزیکی - همه در شرایط عادی جامد هستند به جز جیوه که به شکل مایع است.
3. هدایت الکتریکی و حرارتی مشخصه تمام فلزات است، اما به درجات مختلف بیان می شود.
4. چکش خواری و شکل پذیری نیز پارامترهای مشترک برای همه فلزات هستند که بسته به نماینده خاص می تواند متفاوت باشد.
5. نقطه ذوب و جوش تعیین می کند که کدام فلز نسوز و کدام یک ذوب پذیر است. این پارامتر برای همه عناصر متفاوت است.

تمام خواص فیزیکی با ساختار ویژه شبکه کریستالی فلزی توضیح داده می شود. آرایش فضایی، شکل و استحکام آن.

فلزات کم ذوب و نسوز

این پارامتر زمانی که به حوزه های کاربرد مواد مورد نظر می رسد بسیار مهم است. فلزات و آلیاژهای نسوز اساس ماشین سازی و کشتی سازی، ذوب و ریخته گری بسیاری از محصولات مهم و به دست آوردن ابزار کار با کیفیت بالا هستند. بنابراین آگاهی از نقاط ذوب و جوش نقش اساسی دارد.

با مشخص کردن استحکام فلزات، آنها را به سخت و شکننده تقسیم می کنیم. اگر در مورد نسوز صحبت کنیم، دو گروه اصلی وجود دارد:

1. مواد کم ذوب آنهایی هستند که قادرند حالت تجمع خود را در دمای کمتر از 1000 درجه سانتیگراد تغییر دهند. مثالها عبارتند از: قلع، سرب، جیوه، سدیم، سزیم، منگنز، روی، آلومینیوم و غیره.
2. نسوز آنهایی هستند که نقطه ذوب آنها بالاتر از مقدار ذکر شده باشد. تعداد زیادی از آنها وجود ندارد و حتی کمتر در عمل استفاده می شود.

جدولی از فلزات با نقطه ذوب بالای 1000 درجه سانتیگراد در زیر ارائه شده است. اینجاست که نسوزترین نمایندگان در آن قرار دارند.

نام فلز	نقطه ذوب، o C	نقطه جوش، o C
طلا، طلا	1064.18	2856
بریلیم، بی	1287	2471
کبالت، شرکت	1495	2927
کروم، کر	1907	2671
مس، مس	1084,62	2562
آهن، آهن	1538	2861
هافنیوم، Hf	2233	4603
ایریدیوم، ایر	2446	4428
منگنز، منگنز	1246	2061
مولیبدن، مو	2623	4639
نیوبیوم، Nb	2477	4744
نیکل، نیکل	1455	2913
پالادیوم، Pd	1554,9	2963
پلاتین، پلاتین	1768.4	3825
رنیوم، ری	3186	5596
رودیوم، Rh	1964	3695
روتنیوم، رو	2334	4150
تانتالوس، تا	3017	5458
تکنتیوم، Ts	2157	4265
توریوم، Th	1750	4788
تیتانیوم، تیتانیم	1668	3287
وانادیوم، وی	1910	3407
تنگستن، دبلیو	3422	5555
زیرکونیوم، Zr	1855	4409

این جدول فلزات شامل کلیه نمایندگانی است که نقطه ذوب آنها بالای 1000 درجه سانتیگراد است اما در عمل بسیاری از آنها به دلایل مختلف مورد استفاده قرار نمی گیرند. به عنوان مثال، به دلیل منافع اقتصادی یا به دلیل رادیواکتیویته، درجه شکنندگی بسیار بالا، حساسیت به اثرات خورنده.

همچنین از داده های جدول مشخص است که نسوزترین فلز در جهان تنگستن است. طلا کمترین نرخ را دارد. هنگام کار با فلزات، نرمی مهم است. بنابراین، بسیاری از موارد فوق نیز برای اهداف فنی استفاده نمی شوند.

نسوزترین فلز تنگستن است

در جدول تناوبی در شماره سریال 74 قرار دارد. این نام به افتخار فیزیکدان معروف استفان ولفرام گرفته شده است. در شرایط عادی، فلزی سخت و نسوز با رنگ سفید مایل به نقره ای است. درخشندگی فلزی مشخصی دارد. از نظر شیمیایی عملاً بی اثر است، با اکراه واکنش نشان می دهد.

در طبیعت به شکل مواد معدنی یافت می شود:

• ولفرامیت؛
• اسکیلیت؛
• هوبنریت;
• فربریت

دانشمندان ثابت کرده اند که تنگستن نسوزترین فلز در بین تمام فلزات موجود است. با این حال، پیشنهاداتی وجود دارد مبنی بر اینکه seaborgium از نظر تئوری قادر به شکستن رکورد این فلز است. اما یک عنصر رادیواکتیو با طول عمر بسیار کوتاه است. بنابراین هنوز امکان اثبات این موضوع وجود ندارد.

در دمای معین (بیش از 1500 درجه سانتیگراد)، تنگستن چکش خوار و انعطاف پذیر می شود. بنابراین می توان بر اساس آن سیم نازک تولید کرد. از این خاصیت برای ساخت فیلامنت در لامپ های معمولی خانگی استفاده می شود.

تنگستن به عنوان نسوزترین فلزی که دمای بالای 3400 درجه سانتیگراد را تحمل می کند، در زمینه های فناوری زیر استفاده می شود:

• به عنوان یک الکترود برای جوشکاری آرگون؛
• برای تولید آلیاژهای مقاوم در برابر اسید، مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر حرارت؛
• به عنوان یک عنصر گرمایش؛
• در لوله های خلاء به عنوان رشته و غیره.

علاوه بر تنگستن فلزی، ترکیبات آن به طور گسترده در فناوری، علم و الکترونیک استفاده می شود. به عنوان نسوزترین فلز در جهان، ترکیباتی با ویژگی های بسیار با کیفیت تشکیل می دهد: قوی، مقاوم در برابر تقریباً همه انواع تأثیرات شیمیایی، غیر خورنده، و می تواند در برابر دماهای پایین و بالا (سولفید تنگستن، تک بلورهای آن و غیره مقاومت کند. مواد پیروز خواهند شد).

نیوبیم و آلیاژهای آن

Nb یا نیوبیم یک فلز براق سفید نقره ای در شرایط عادی است. همچنین نسوز است، زیرا دمای انتقال به حالت مایع برای آن 2477 درجه سانتیگراد است. این کیفیت و همچنین ترکیبی از فعالیت شیمیایی کم و ابررسانایی است که اجازه می دهد نیوبیوم بیشتر و بیشتر در عمل انسان محبوب شود. هر سال. امروزه از این فلز در صنایعی مانند:

• علم موشک;
• صنعت هوانوردی و فضایی؛
• قدرت هسته ای؛
• مهندسی دستگاه های شیمی;
• مهندسی رادیو

این فلز حتی در دماهای بسیار پایین نیز خواص فیزیکی خود را حفظ می کند. محصولات مبتنی بر آن با مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت، استحکام و رسانایی عالی مشخص می شوند.

این فلز برای بهبود مقاومت شیمیایی به مواد آلومینیومی اضافه می شود. کاتدها و آندها از آن ساخته می شوند و آلیاژهای غیر آهنی با آن آلیاژ می شوند. حتی سکه ها در برخی کشورها با محتوای نیوبیوم ساخته می شوند.

تانتالیوم

فلز به شکل آزاد و در شرایط عادی با یک فیلم اکسید پوشیده شده است. این دارای مجموعه ای از خواص فیزیکی است که به آن اجازه می دهد تا گسترده و برای انسان بسیار مهم باشد. مشخصات اصلی آن به شرح زیر است:

1. در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد به یک ابررسانا تبدیل می شود.
2. این فلز پس از تنگستن و رنیوم نسوزترین فلز است. نقطه ذوب 3017 درجه سانتیگراد است.
3. گازها را کاملا جذب می کند.
4. کار با آن آسان است، زیرا می توان آن را بدون مشکل به شکل ورق، فویل و سیم درآورد.
5. سختی خوبی دارد و شکننده نیست، شکل پذیری را حفظ می کند.
6. در برابر عوامل شیمیایی بسیار مقاوم است (حتی در آبزیان حل نمی شود).

به لطف این ویژگی ها، توانسته است به عنوان پایه بسیاری از آلیاژهای ضد خوردگی مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر اسید، محبوبیت پیدا کند. ترکیبات متعدد آن در فیزیک هسته ای، الکترونیک و دستگاه های محاسباتی استفاده می شود. به عنوان ابررسانا استفاده می شود. پیش از این، تانتالیوم به عنوان عنصری در لامپ های رشته ای استفاده می شد. اکنون تنگستن جای آن را گرفته است.

کروم و آلیاژهای آن

یکی از سخت ترین فلزات، به طور طبیعی به رنگ آبی مایل به سفید. نقطه ذوب آن کمتر از عناصری است که تاکنون در نظر گرفته شده است و به 1907 درجه سانتیگراد می رسد. با این حال، هنوز هم در فناوری و صنعت در همه جا استفاده می شود، زیرا به خوبی در برابر تأثیرات مکانیکی قرار می گیرد، پردازش و قالب گیری می شود.

کروم به ویژه به عنوان یک پوشش ارزشمند است. این محصول برای درخشندگی زیبا، محافظت در برابر خوردگی و افزایش مقاومت در برابر سایش بر روی محصولات اعمال می شود. این فرآیند آبکاری کروم نامیده می شود.

آلیاژهای کروم بسیار محبوب هستند. از این گذشته، حتی مقدار کمی از این فلز در آلیاژ به طور قابل توجهی سختی و مقاومت دومی را در برابر ضربه افزایش می دهد.

زیرکونیوم

این یکی از گران ترین فلزات است، بنابراین استفاده از آن برای اهداف فنی دشوار است. با این حال، ویژگی های فیزیکی آن، آن را به سادگی در بسیاری از صنایع دیگر ضروری می کند.

در شرایط عادی یک فلز زیبا به رنگ نقره ای-سفید است. نقطه ذوب نسبتاً بالایی دارد - 1855 درجه سانتیگراد. سختی و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد، زیرا از نظر شیمیایی فعال نیست. همچنین سازگاری بیولوژیکی عالی با پوست انسان و کل بدن به طور کلی دارد. این امر آن را به فلزی با ارزش برای مصارف پزشکی (ابزار، پروتز و غیره) تبدیل می کند.

زمینه های اصلی کاربرد زیرکونیوم و ترکیبات آن از جمله آلیاژها به شرح زیر است:

• انرژی هسته ای؛
• مواد آتش نشانی؛
• آلیاژ فلز؛
• دارو؛
• تولید بیو افزار؛
• مصالح ساختمانی؛
• مانند یک ابررسانا

حتی جواهراتی که می توانند بر بهبود سلامت انسان تأثیر بگذارند از زیرکونیوم و آلیاژهای مبتنی بر آن ساخته می شوند.

مولیبدن

اگر متوجه شدید که کدام فلز نسوزترین است، می توانید علاوه بر تنگستن مشخص شده، مولیبدن را نیز نام ببرید. نقطه ذوب آن 2623 درجه سانتیگراد است. در عین حال، بسیار سخت، پلاستیکی و قابل پردازش است.

عمدتاً نه به شکل خالص بلکه به عنوان یک جزء جدایی ناپذیر از آلیاژها استفاده می شود. آنها، به لطف وجود مولیبدن، به طور قابل توجهی در مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت و ضد خوردگی تقویت می شوند.

برخی از ترکیبات مولیبدن به عنوان روان کننده فنی استفاده می شود. این فلز همچنین یک ماده آلیاژی است که به طور همزمان بر استحکام و مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارد که بسیار نادر است.

وانادیوم

فلز خاکستری با درخشش نقره ای. دارای شاخص ذوب نسبتاً بالایی (1920 درجه سانتیگراد) است. به دلیل بی اثر بودن، عمدتاً به عنوان کاتالیزور در بسیاری از فرآیندها استفاده می شود. در بخش انرژی به عنوان منبع جریان شیمیایی، در تولید اسیدهای معدنی استفاده می شود. این فلز خالص نیست که اهمیت اولیه دارد، بلکه برخی از ترکیبات آن است.

رنیم و آلیاژهای مبتنی بر آن

بعد از تنگستن کدام فلز نسوزتر است؟ این رنیوم است. شاخص همجوشی آن 3186 درجه سانتیگراد است. از نظر استحکام نسبت به تنگستن و مولیبدن برتر است. پلاستیسیته آن زیاد نیست. تقاضا برای رنیوم بسیار زیاد است، اما تولید آن دشوار است. در نتیجه، گران‌ترین فلز موجود امروزی است.

مورد استفاده برای ساخت:

• موتور جت؛
• ترموکوپل؛
• رشته ها برای طیف سنج ها و دستگاه های دیگر؛
• به عنوان یک کاتالیزور در پالایش نفت.

همه زمینه های کاربردی گران هستند، بنابراین فقط در موارد ضروری استفاده می شود، زمانی که امکان جایگزینی آن با چیز دیگری وجود ندارد.

آلیاژهای تیتانیوم

تیتانیوم یک فلز بسیار سبک به رنگ نقره ای-سفید است که به طور گسترده در صنعت متالورژی و فلزکاری استفاده می شود. هنگامی که در حالت پراکنده ریز باشد می تواند منفجر شود، بنابراین خطر آتش سوزی است.

در مهندسی هواپیما و موشک و در تولید کشتی استفاده می شود. به دلیل سازگاری بیولوژیکی با بدن (پروتز، پیرسینگ، ایمپلنت و غیره) به طور گسترده در پزشکی استفاده می شود.

fb.ru

نام و مشخصات:: SYL.ru

فلزات در کنار شیشه و پلاستیک از رایج ترین مواد هستند. آنها از زمان های قدیم توسط مردم استفاده می شده است. در عمل، مردم خواص فلزات را آموختند و از آنها برای ساخت ظروف، وسایل خانه، سازه های مختلف و آثار هنری سودآور استفاده کردند. از ویژگی های اصلی این مواد می توان به نسوز و سختی آنها اشاره کرد. در واقع، کاربرد آنها در یک منطقه خاص به این ویژگی ها بستگی دارد.

خواص فیزیکی فلزات

تمام فلزات دارای خواص کلی زیر هستند:

1. رنگ - خاکستری نقره ای با درخشش مشخص. استثناها عبارتند از: مس و طلا. آنها به ترتیب با رنگ مایل به قرمز و زرد متمایز می شوند.
2. حالت فیزیکی جامد است به جز جیوه که مایع است.
3. هدایت حرارتی و الکتریکی برای هر نوع فلز به طور متفاوت بیان می شود.
4. انعطاف پذیری و چکش خواری بسته به فلز خاص پارامترهای متغیری هستند.
5. نقطه ذوب و جوش - نسوز و گداخت پذیری را ایجاد می کند، دارای مقادیر متفاوتی برای همه مواد است.

تمام خواص فیزیکی فلزات به ساختار شبکه کریستالی، شکل، استحکام و آرایش فضایی آن بستگی دارد.

نسوز بودن فلزات

این پارامتر زمانی اهمیت پیدا می کند که این سوال در مورد استفاده عملی از فلزات مطرح شود. برای بخش های مهم اقتصاد ملی مانند ساخت هواپیما، کشتی سازی و مهندسی مکانیک، اساس فلزات نسوز و آلیاژهای آنها است. علاوه بر این، از آنها برای ساخت ابزارهای کاری با مقاومت بالا استفاده می شود. بسیاری از قطعات و محصولات مهم از طریق ریخته گری و ذوب تولید می شوند. تمام فلزات بر اساس مقاومت به شکننده و سخت و بر اساس نسوز بودن به دو گروه تقسیم می شوند.

فلزات نسوز و کم ذوب

1. نسوز - نقطه ذوب آنها از نقطه ذوب آهن (1539 درجه سانتیگراد) بیشتر است. اینها شامل پلاتین، زیرکونیوم، تنگستن، تانتالیوم است. تنها چند نوع از این فلزات وجود دارد. در عمل، حتی کمتر استفاده می شود. برخی به دلیل داشتن رادیواکتیویته بالا مورد استفاده قرار نمی گیرند، برخی دیگر بسیار شکننده هستند و نرمی لازم را ندارند، برخی دیگر مستعد خوردگی هستند و برخی دیگر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند. کدام فلز نسوزترین است؟ این دقیقاً همان چیزی است که در این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.
2. فلزات کم ذوب فلزاتی هستند که در دمای کمتر یا مساوی نقطه ذوب قلع 231.9 درجه سانتیگراد می توانند حالت تجمع خود را تغییر دهند. به عنوان مثال، سدیم، منگنز، قلع، سرب. از فلزات در مهندسی رادیو و برق استفاده می شود. آنها اغلب برای پوشش های ضد خوردگی و به عنوان هادی استفاده می شوند.

تنگستن نسوزترین فلز است

این ماده سخت و سنگین با درخشندگی فلزی به رنگ خاکستری روشن و دارای نسوز بالایی است. ماشینکاری سخت است. در دمای اتاق یک فلز شکننده است و به راحتی می شکند. این امر در اثر آلودگی با اکسیژن و ناخالصی های کربن ایجاد می شود. تنگستن خالص از نظر فنی در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد به پلاستیک تبدیل می شود. بی اثری شیمیایی از خود نشان می دهد و با عناصر دیگر واکنش ضعیفی نشان می دهد. در طبیعت، تنگستن به شکل مواد معدنی پیچیده مانند:

• اسکیلیت؛
• ولفرامیت؛
• فربریت؛
• هوبنریت

تنگستن از سنگ معدن با استفاده از فرآوری پیچیده شیمیایی به شکل پودر به دست می آید. با استفاده از روش های پرس و تف جوشی، قطعات و میله های شکل ساده تولید می شود. تنگستن یک عنصر بسیار مقاوم در برابر دما است. بنابراین صد سال نتوانستند فلز را نرم کنند. هیچ کوره ای وجود نداشت که بتواند تا چندین هزار درجه گرم شود. دانشمندان ثابت کرده اند که تنگستن نسوزترین فلز است. اگرچه این عقیده وجود دارد که طبق داده های نظری، seaborgium دارای نسوز بیشتری است، این را نمی توان با قاطعیت بیان کرد، زیرا این عنصر رادیواکتیو است و طول عمر کوتاهی دارد.

اطلاعات تاریخی

کارل شیلی، شیمیدان معروف سوئدی، که حرفه داروساز بود، در یک آزمایشگاه کوچک منگنز، باریم، کلر و اکسیژن را کشف کرد و آزمایش های متعددی انجام داد. و اندکی قبل از مرگش در سال 1781، او کشف کرد که تنگستن معدنی نمک اسیدی است که در آن زمان ناشناخته است. پس از دو سال کار، شاگردان او، دو برادر d'Eluyar (شیمیدان اسپانیایی)، عنصر شیمیایی جدیدی را از این کانی جدا کردند و آن را تنگستن نامیدند. تنها یک قرن بعد، تنگستن - نسوزترین فلز - انقلابی واقعی در صنعت ایجاد کرد.

خواص برش تنگستن

در سال 1864، دانشمند انگلیسی رابرت موشچ از تنگستن به عنوان یک افزودنی آلیاژی برای فولاد استفاده کرد که می توانست در برابر حرارت قرمز مقاومت کند و سختی را بیشتر کند. کاترها که از فولاد به دست آمده بودند، سرعت برش فلز را 1.5 برابر افزایش دادند و به 7.5 متر در دقیقه رسیدند.

با کار در این جهت، دانشمندان فناوری های جدیدی را دریافت کردند و سرعت پردازش فلز را با استفاده از تنگستن افزایش دادند. در سال 1907، ترکیب جدیدی از تنگستن با کبالت و کروم ظاهر شد که بنیانگذار آلیاژهای سخت با قابلیت افزایش سرعت برش شد. در حال حاضر، سرعت آن به 2000 متر در دقیقه افزایش یافته است و همه اینها به لطف تنگستن - نسوزترین فلز است.

کاربردهای تنگستن

این فلز قیمت نسبتاً بالایی دارد و پردازش مکانیکی آن دشوار است، بنابراین در مواردی استفاده می شود که جایگزینی آن با سایر مواد با خواص مشابه غیرممکن باشد. تنگستن کاملاً دماهای بالا را تحمل می کند ، دارای استحکام قابل توجهی است ، دارای سختی ، کشش و نسوز است ، بنابراین در بسیاری از زمینه های صنعت به طور گسترده ای استفاده می شود:

• متالورژی. مصرف کننده اصلی تنگستن است که برای تولید فولادهای آلیاژی با کیفیت بالا استفاده می شود.
• الکتروتکنیکی. نقطه ذوب نسوزترین فلز تقریباً 3400 درجه سانتیگراد است. نسوز بودن فلز اجازه می دهد تا از آن برای تولید رشته های رشته ای، قلاب ها در روشنایی و لامپ های الکترونیکی، الکترودها، لوله های اشعه ایکس و کنتاکت های الکتریکی استفاده شود.

• مهندسی مکانیک. با توجه به افزایش استحکام فولادهای حاوی تنگستن، روتورهای فورج جامد، چرخ دنده ها، میل لنگ و میله های اتصال تولید می شوند.
• هواپیمایی. نسوزترین فلز مورد استفاده برای تولید آلیاژهای سخت و مقاوم در برابر حرارت، که از آن قطعات موتور هواپیما، دستگاه های خلاء الکتریکی و رشته های رشته ای ساخته می شود، چیست؟ پاسخ ساده است - تنگستن است.
• فضا. فولاد حاوی تنگستن برای تولید نازل های جت و عناصر جداگانه برای موتورهای جت استفاده می شود.
• نظامی. چگالی بالای فلز این امکان را به وجود می آورد که گلوله های سوراخ کننده زره، گلوله، محافظ زره برای اژدرها، پوسته ها و تانک ها و نارنجک ها تولید شود.
• شیمیایی. سیم تنگستن مقاوم در برابر اسیدها و قلیاها برای توری فیلتر استفاده می شود. تنگستن برای تغییر سرعت واکنش های شیمیایی استفاده می شود.
• منسوجات. تنگستیک اسید به عنوان رنگ برای پارچه ها و تنگستات سدیم برای ساخت پارچه های چرم، ابریشم، ضد آب و مقاوم در برابر آتش استفاده می شود.

فهرست بالا از مصارف تنگستن در حوزه های مختلف صنعت نشان دهنده ارزش بالای این فلز است.

تهیه آلیاژ با تنگستن

تنگستن، نسوزترین فلز جهان، اغلب برای ساخت آلیاژ با عناصر دیگر برای بهبود خواص مواد استفاده می شود. آلیاژهایی که حاوی تنگستن هستند معمولاً با استفاده از فناوری متالورژی پودر تولید می شوند، زیرا روش مرسوم تمام فلزات را در نقطه ذوب به مایعات یا گازهای فرار تبدیل می کند. فرآیند همجوشی در فضای خلاء یا آرگون انجام می شود تا از اکسیداسیون جلوگیری شود. مخلوطی از پودرهای فلزی فشرده، تف جوشی و ذوب می شود. در برخی موارد، فقط پودر تنگستن فشرده و متخلخل می شود و سپس قطعه کار متخلخل با مذاب فلز دیگری اشباع می شود. آلیاژهای تنگستن با نقره و مس از این طریق به دست می آیند. حتی افزودن های کوچک نسوزترین فلز باعث افزایش مقاومت حرارتی، سختی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در آلیاژهای مولیبدن، تانتالیوم، کروم و نیوبیم می شود. نسبت ها در این مورد بسته به نیاز صنعت می تواند کاملاً هر چیزی باشد. آلیاژهای پیچیده تر، بسته به نسبت اجزاء با آهن، کبالت و نیکل، دارای خواص زیر هستند:

• در هوا محو نشوند؛
• مقاومت شیمیایی خوبی دارند؛
• دارای خواص مکانیکی عالی: سختی و مقاومت در برابر سایش.

تنگستن ترکیبات نسبتاً پیچیده ای را با بریلیم، تیتانیوم و آلومینیوم تشکیل می دهد. آنها با مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا و همچنین مقاومت در برابر حرارت متمایز می شوند.

خواص آلیاژها

در عمل، تنگستن اغلب با گروهی از فلزات دیگر ترکیب می شود. ترکیبات تنگستن با کروم، کبالت و نیکل که مقاومت آنها در برابر اسیدها افزایش یافته است، برای ساخت ابزار جراحی استفاده می شود. و آلیاژهای ویژه مقاوم در برابر حرارت، علاوه بر تنگستن - نسوزترین فلز، حاوی کروم، نیکل، آلومینیوم و نیکل هستند. تنگستن، کبالت و آهن از بهترین گریدهای فولاد مغناطیسی هستند.

گداز پذیرترین و نسوزترین فلزات

فلزات کم ذوب شامل تمام فلزاتی است که نقطه ذوب آنها کمتر از قلع است (231.9 درجه سانتیگراد). عناصر این گروه به عنوان پوشش های ضد خوردگی، در مهندسی برق و رادیو استفاده می شود و جزء آلیاژهای ضد اصطکاک می باشد. جیوه که نقطه ذوب آن 38.89- درجه سانتی گراد است، مایعی در دمای اتاق است و به طور گسترده در ابزارهای علمی، لامپ های جیوه، یکسو کننده ها، کلیدها و تولید کلر استفاده می شود. جیوه کمترین نقطه ذوب را در مقایسه با سایر فلزات موجود در گروه ذوب دارد. فلزات نسوز شامل تمام فلزاتی است که نقطه ذوب آنها بالاتر از آهن (1539 درجه سانتیگراد) است. آنها اغلب به عنوان مواد افزودنی در ساخت فولادهای آلیاژی استفاده می شوند و همچنین می توانند به عنوان پایه ای برای برخی از آلیاژهای خاص استفاده شوند. تنگستن که حداکثر نقطه ذوب آن 3420 درجه سانتیگراد است، به شکل خالص آن عمدتاً برای رشته های لامپ های الکتریکی استفاده می شود.

معمولاً در جدول کلمات متقاطع سؤالاتی مطرح می شود: کدام فلز ذوب پذیرترین یا نسوزترین است؟ اکنون بدون تردید می توانید پاسخ دهید: گداخت پذیرترین آنها جیوه و نسوزترین آنها تنگستن است.

مختصری در مورد سخت افزار

این فلز ماده اصلی ساختاری نامیده می شود. قطعات آهنی هم در سفینه فضایی یا زیردریایی و هم در خانه در آشپزخانه به صورت کارد و چنگال و تزئینات مختلف یافت می شود. این فلز دارای رنگ خاکستری نقره ای، نرمی، شکل پذیری و خاصیت مغناطیسی است. آهن یک عنصر بسیار فعال است؛ یک لایه اکسیدی در هوا تشکیل می شود که از ادامه واکنش جلوگیری می کند. زنگ در محیط مرطوب ظاهر می شود.

نقطه ذوب آهن

آهن دارای شکل پذیری است، به راحتی آهنگری می شود و ریخته گری دشوار است. این فلز بادوام به راحتی به صورت مکانیکی پردازش می شود و برای ساخت درایوهای مغناطیسی استفاده می شود. چکش خواری خوب اجازه می دهد تا از آن برای تزئینات تزئینی استفاده شود. آیا آهن نسوزترین فلز است؟ لازم به ذکر است که نقطه ذوب آن 1539 درجه سانتی گراد است. و طبق تعریف، فلزات نسوز شامل فلزاتی می شود که نقطه ذوب آنها بالاتر از آهن است.

به طور قطع می توان گفت که آهن نسوزترین فلز نیست و حتی به این گروه از عناصر تعلق ندارد. متعلق به مواد با ذوب متوسط ​​است. نسوزترین فلز کدام است؟ چنین سوالی اکنون شما را غافلگیر نخواهد کرد. می توانید با خیال راحت پاسخ دهید - این تنگستن است.

به جای نتیجه گیری

تقریباً سی هزار تن در سال تنگستن در سراسر جهان تولید می شود. این فلز مطمئناً در بهترین گریدهای فولادی برای ساخت ابزار قرار می گیرد. تا 95 درصد از کل تنگستن تولید شده برای نیازهای متالورژی مصرف می شود. برای کاهش هزینه فرآیند، آنها عمدتا از آلیاژ ارزان‌تری متشکل از 80 درصد تنگستن و 20 درصد آهن استفاده می‌کنند. با استفاده از خواص تنگستن، آلیاژ آن با مس و نیکل برای تولید ظروف مورد استفاده برای ذخیره مواد رادیواکتیو استفاده می شود. در پرتودرمانی، از همان آلیاژ برای ساخت صفحه نمایش استفاده می شود که محافظت قابل اعتمادی را ارائه می دهد.

www.syl.ru

نقطه ذوب فلزات مختلف در جدول

هر فلز و آلیاژ مجموعه ای از خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود را دارد که نقطه ذوب از آن مهم نیست. این فرآیند خود به معنای انتقال جسم از یک حالت تجمع به حالت دیگر است، در این مورد، از حالت کریستالی جامد به حالت مایع. برای ذوب یک فلز، باید حرارت را به آن اعمال کرد تا به دمای ذوب برسد. با آن، هنوز می تواند در حالت جامد باقی بماند، اما با قرار گرفتن در معرض بیشتر و افزایش گرما، فلز شروع به ذوب شدن می کند. اگر دما کاهش یابد، یعنی مقداری از حرارت برداشته شود، عنصر سخت می شود.

بالاترین نقطه ذوب هر فلز متعلق به تنگستن است: این 3422 درجه سانتیگراد است، کمترین آن مربوط به جیوه است: عنصر قبلاً در دمای - 39 درجه سانتیگراد ذوب می شود. به عنوان یک قاعده، تعیین مقدار دقیق برای آلیاژها ممکن نیست: بسته به درصد اجزا می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. معمولاً به صورت فاصله عددی نوشته می شوند.

چگونه اتفاق می افتد

ذوب تمام فلزات تقریباً به همین ترتیب اتفاق می افتد - با استفاده از گرمایش خارجی یا داخلی. اولین مورد در یک کوره حرارتی انجام می شود؛ برای دوم، گرمایش مقاومتی با عبور جریان الکتریکی یا گرمایش القایی در یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا استفاده می شود. هر دو گزینه تقریباً به یک اندازه روی فلز تأثیر می گذارند.

با افزایش دما، دامنه ارتعاشات حرارتی مولکول هانقص های ساختاری در شبکه ایجاد می شود که در رشد نابجایی ها، پرش های اتمی و سایر اختلالات بیان می شود. این امر با گسیختگی پیوندهای بین اتمی همراه است و به مقدار معینی انرژی نیاز دارد. در همان زمان، یک لایه شبه مایع در سطح بدن تشکیل می شود. دوره تخریب شبکه و تجمع عیب را ذوب می گویند.

جداسازی فلز

فلزات بسته به نقطه ذوب به دو دسته تقسیم می شوند:

1. کم ذوب: آنها به بیش از 600 درجه سانتیگراد نیاز ندارند. این روی، سرب، آویزان، قلع است.
2. ذوب متوسط: نقطه ذوب از 600 درجه سانتیگراد تا 1600 درجه سانتیگراد متغیر است. اینها طلا، مس، آلومینیوم، منیزیم، آهن، نیکل و بیش از نیمی از عناصر هستند.
3. نسوز: دمای بالاتر از 1600 درجه سانتیگراد برای ساخت مایع فلز مورد نیاز است. اینها عبارتند از کروم، تنگستن، مولیبدن، تیتانیوم.

بسته به نقطه ذوب دستگاه ذوب نیز انتخاب شده است. هر چه شاخص بالاتر باشد، باید قوی تر باشد. شما می توانید دمای عنصر مورد نیاز خود را از جدول دریابید.

مقدار مهم دیگر نقطه جوش است. این مقداری است که در آن فرآیند جوشاندن مایعات شروع می شود؛ این مقدار مربوط به دمای بخار اشباع شده است که در بالای سطح صاف مایع در حال جوش تشکیل می شود. معمولاً تقریباً دو برابر نقطه ذوب است.

هر دو مقدار معمولاً در فشار معمولی داده می شوند. بین خودشان آنها به طور مستقیم متناسب.

1. با افزایش فشار، میزان ذوب افزایش می یابد.
2. با کاهش فشار، میزان ذوب کاهش می یابد.

جدول فلزات و آلیاژهای کم ذوب (تا دمای 600 درجه سانتیگراد)

جدول فلزات و آلیاژهای با ذوب متوسط ​​(از 600 درجه سانتیگراد تا 1600 درجه سانتیگراد)

جدول فلزات و آلیاژهای نسوز (بیش از 1600 درجه سانتیگراد)

stanok.guru

فلزات نسوز - فهرست و دامنه

فلزات نسوز از اواخر قرن نوزدهم شناخته شده اند. آن موقع هیچ فایده ای برای آنها نداشت. تنها صنعتی که در آن از آنها استفاده می شد مهندسی برق بود و سپس در مقادیر بسیار محدود. اما همه چیز به طور چشمگیری با توسعه هوانوردی مافوق صوت و فناوری موشک در دهه 50 قرن گذشته تغییر کرد. تولید به مواد جدیدی نیاز داشت که بتواند بارهای قابل توجهی را در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد تحمل کند.

فهرست و مشخصات فلزات نسوز

نسوز بودن با افزایش مقدار دمای انتقال از حالت جامد به فاز مایع مشخص می شود. فلزاتی که در دمای 1875 درجه سانتیگراد و بالاتر ذوب می شوند به عنوان فلزات نسوز طبقه بندی می شوند. به منظور افزایش دمای ذوب، این موارد شامل انواع زیر است:

• وانادیوم
• رودیوم
• هافنیوم
• روتنیوم
• تنگستن
• ایریدیوم
• تانتالیوم
• مولیبدن
• اوسمیوم
• رنیوم
• نیوبیم

تولید مدرن از نظر تعداد ذخایر و سطح تولید تنها با تنگستن، مولیبدن، وانادیم و کروم تامین می شود. روتنیوم، ایریدیوم، رودیوم و اسمیم در شرایط طبیعی بسیار نادر هستند. تولید سالانه آنها بیش از 1.6 تن نیست.

فلزات مقاوم در برابر حرارت دارای معایب اصلی زیر هستند:

• افزایش شکنندگی سرد. به ویژه در تنگستن، مولیبدن و کروم مشخص می شود. دمای انتقال یک فلز از حالت انعطاف پذیر به حالت شکننده کمی بالاتر از 100 درجه سانتیگراد است که هنگام پردازش آنها تحت فشار باعث ناراحتی می شود.
• ناپایداری در برابر اکسیداسیون به همین دلیل، در دماهای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد، فلزات نسوز تنها با اعمال اولیه پوشش های گالوانیکی روی سطح آنها استفاده می شود. کروم در برابر فرآیندهای اکسیداسیون مقاوم ترین است، اما به عنوان یک فلز نسوز کمترین نقطه ذوب را دارد.

امیدبخش ترین فلزات نسوز شامل نیوبیم و مولیبدن است. این امر به دلیل شیوع آنها در طبیعت و در نتیجه کم هزینه بودن آنها در مقایسه با سایر عناصر این گروه است.

نسوزترین فلزی که در طبیعت یافت می شود تنگستن است. خصوصیات مکانیکی آن در دمای بالای 1800 درجه سانتیگراد کاهش نمی یابد. اما معایب ذکر شده در بالا به علاوه افزایش تراکم، دامنه استفاده از آن را در تولید محدود می کند. به عنوان یک فلز خالص، کمتر و کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. اما ارزش تنگستن به عنوان یک جزء آلیاژی افزایش می یابد.

خواص فیزیکی و مکانیکی

فلزات با نقطه ذوب بالا (دیرگداز) عناصر انتقالی هستند. طبق جدول تناوبی، 2 نوع از آنها وجود دارد:

• زیر گروه 5A - تانتالیوم، وانادیوم و نیوبیم.
• زیر گروه 6A - تنگستن، کروم و مولیبدن.

وانادیوم دارای کمترین چگالی - 6100 کیلوگرم بر متر مکعب، تنگستن دارای بیشترین چگالی - 19300 کیلوگرم بر متر مکعب است. وزن مخصوص فلزات باقی مانده در این مقادیر است. این فلزات با ضریب انبساط خطی پایین، کاهش کشش و هدایت حرارتی مشخص می شوند.

این فلزات الکتریسیته را به خوبی هدایت نمی کنند، اما کیفیت ابررسانایی را دارند. دمای رژیم ابررسانا بر اساس نوع فلز 0.05-9 K است.

مطلقاً تمام فلزات نسوز با افزایش شکل پذیری در شرایط اتاق مشخص می شوند. تنگستن و مولیبدن نیز به دلیل مقاومت در برابر حرارت بالاتر از سایر فلزات متمایز هستند.

مقاومت در برابر خوردگی

فلزات مقاوم در برابر حرارت با مقاومت بالا در برابر بیشتر انواع محیط های تهاجمی مشخص می شوند. مقاومت در برابر خوردگی عناصر زیر گروه 5A از وانادیوم به تانتالیوم افزایش می یابد. به عنوان مثال، وانادیم در دمای 25 درجه سانتیگراد در آبهای رژیا حل می شود، در حالی که نیوبیم نسبت به این اسید کاملا بی اثر است.

تانتالیوم، وانادیم و نیوبیم در برابر فلزات قلیایی مذاب مقاوم هستند. به شرطی که در ترکیب آنها اکسیژن وجود نداشته باشد، که به طور قابل توجهی شدت واکنش شیمیایی را افزایش می دهد.

مولیبدن، کروم و تنگستن مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند. بنابراین، اسید نیتریک، که به طور فعال وانادیوم را حل می کند، تأثیر بسیار کمتری بر مولیبدن دارد. در دمای 20 درجه سانتیگراد این واکنش به طور کامل متوقف می شود.

تمام فلزات نسوز به آسانی با گازها وارد پیوندهای شیمیایی می شوند. جذب هیدروژن از محیط توسط نیوبیم در دمای 250 درجه سانتیگراد انجام می شود. تانتالیم در 500 درجه سانتیگراد. تنها راه برای متوقف کردن این فرآیندها انجام آنیل خلاء در دمای 1000 درجه سانتیگراد است. شایان ذکر است که تنگستن، کروم و مولیبدن بسیار کمتر در معرض تعامل با گازها هستند.

همانطور که قبلا ذکر شد، فقط کروم در برابر اکسیداسیون مقاوم است. این خاصیت به دلیل توانایی آن در تشکیل یک لایه جامد از اکسید کروم بر روی سطح آن است. انحلال اکسیژن توسط کروم فقط در دمای 700 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد. برای سایر فلزات نسوز، فرآیندهای اکسیداسیون تقریباً در دمای 550 درجه سانتیگراد شروع می شود.

شکنندگی سرد

گسترش استفاده از فلزات مقاوم در برابر حرارت در تولید به دلیل افزایش تمایل آنها به شکنندگی سرد مختل شده است. این بدان معنی است که وقتی دما به زیر سطح معینی می رسد، شکنندگی فلز به شدت افزایش می یابد. برای وانادیم این دما 195- درجه سانتیگراد، برای نیوبیم -120 درجه سانتیگراد و تنگستن +330 درجه سانتیگراد است.

وجود شکنندگی سرد در فلزات مقاوم در برابر حرارت به دلیل محتوای ناخالصی در ترکیب آنها است. مولیبدن با خلوص خاص (99.995٪) خواص پلاستیکی افزایش یافته را تا دمای نیتروژن مایع حفظ می کند. اما معرفی تنها 0.1٪ اکسیژن نقطه شکنندگی سرد را به -20 درجه سانتیگراد تغییر می دهد.

مناطق استفاده

تا اواسط دهه 40، فلزات نسوز فقط به عنوان عناصر آلیاژی برای بهبود خصوصیات مکانیکی آلیاژهای فولاد غیرآهنی بر پایه مس و نیکل در صنعت برق مورد استفاده قرار می گرفتند. از ترکیبات مولیبدن و تنگستن نیز در تولید آلیاژهای سخت استفاده شد.

انقلاب فنی مرتبط با توسعه فعال هوانوردی، صنعت هسته ای و علم موشک راه های جدیدی برای استفاده از فلزات نسوز پیدا کرده است. در اینجا یک لیست جزئی از برنامه های جدید آمده است:

• تولید سپر حرارتی هد یونیت و قاب موشک.
• مواد ساختاری برای هواپیماهای مافوق صوت.
• نیوبیم به عنوان ماده ای برای پانل لانه زنبوری فضاپیماها عمل می کند. و در علم موشک از آن به عنوان مبدل حرارتی استفاده می شود.
• اجزای موتور ترموجت و موشک: نازل ها، دم دم، پره های توربین، فلپ های نازل.
• وانادیوم پایه ای برای ساخت لوله های جدار نازک از عناصر سوخت راکتور همجوشی در صنعت هسته ای است.
• تنگستن به عنوان رشته لامپ های الکتریکی استفاده می شود.
• مولیبدن به طور فزاینده ای در تولید الکترودهای مورد استفاده برای ذوب شیشه استفاده می شود. علاوه بر این، مولیبدن فلزی است که برای تولید قالب های تزریقی استفاده می شود.
• تولید ابزار برای پردازش گرم قطعات.

prompriem.ru

نسوزترین فلز روی زمین

افراد کنجکاو احتمالاً به این سوال علاقه دارند که کدام فلز نسوزترین است؟ قبل از پاسخ دادن به آن، ارزش درک مفهوم نسوز را دارد. تمام فلزات شناخته شده برای علم به دلیل درجات مختلف پایداری پیوندهای بین اتم ها در شبکه کریستالی، دارای نقاط ذوب متفاوتی هستند. هر چه پیوند ضعیف تر باشد، دمای لازم برای شکستن آن کمتر است.

نسوزترین فلزات جهان به شکل خالص یا آلیاژی برای تولید قطعاتی که در شرایط حرارتی شدید کار می کنند استفاده می شود. آنها می توانند به طور موثر در برابر دماهای بالا مقاومت کنند و به طور قابل توجهی عمر عملیاتی واحدها را افزایش دهند. اما مقاومت فلزات این گروه در برابر اثرات حرارتی متالوژیست ها را وادار می کند تا به روش های غیر استاندارد تولید آنها متوسل شوند.

کدام فلز نسوزترین است؟

نسوزترین فلز روی زمین در سال 1781 توسط دانشمند سوئدی کارل ویلهلم شیله کشف شد. ماده جدید تنگستن نام دارد. Scheele توانست تری اکسید تنگستن را با حل کردن سنگ معدن در اسید نیتریک سنتز کند. این فلز خالص دو سال بعد توسط شیمیدانان اسپانیایی فائوستو فرمین و خوان خوزه دی الوار جدا شد. عنصر جدید بلافاصله به رسمیت شناخته نشد و توسط صنعتگران پذیرفته شد. واقعیت این است که فناوری آن زمان اجازه پردازش چنین ماده نسوز را نمی داد، بنابراین اکثر معاصران اهمیت زیادی برای کشف علمی قائل نبودند.

تنگستن بعدها مورد قدردانی قرار گرفت. امروزه از آلیاژهای آن در تولید قطعات مقاوم در برابر حرارت برای صنایع مختلف استفاده می شود. رشته لامپ های خانگی تخلیه گاز نیز از تنگستن ساخته شده است. همچنین در صنعت هوافضا برای تولید نازل موشک استفاده می شود و به عنوان الکترود قابل استفاده مجدد در جوشکاری قوس گازی استفاده می شود. تنگستن علاوه بر نسوز بودن، چگالی بالایی نیز دارد که آن را برای ساخت چوب گلف با کیفیت مناسب می کند.

ترکیبات تنگستن با غیر فلزات نیز به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. بنابراین از سولفید به عنوان روان کننده مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود که می تواند تا دمای 500 درجه سانتیگراد را تحمل کند، از کاربید برای ساخت برش ها، دیسک های ساینده و مته هایی استفاده می شود که می تواند سخت ترین مواد را تحمل کند و در برابر حرارت بالا مقاومت کند. اجازه دهید در نهایت تولید صنعتی تنگستن را در نظر بگیریم. نسوزترین فلز دارای نقطه ذوب 3422 درجه سانتیگراد است.

تنگستن چگونه به دست می آید؟

تنگستن خالص در طبیعت وجود ندارد. بخشی از سنگ ها به شکل تری اکسید و همچنین ولفرمیت های آهن، منگنز و کلسیم، کمتر مس یا سرب است. به گفته دانشمندان، محتوای تنگستن در پوسته زمین به طور متوسط ​​1.3 گرم در هر تن است. این عنصر نسبتاً کمیاب در مقایسه با سایر انواع فلزات است. محتوای تنگستن در سنگ معدن پس از استخراج معمولاً از 2٪ تجاوز نمی کند. بنابراین، مواد خام استخراج شده به کارخانه های فرآوری فرستاده می شود، جایی که کسر جرمی فلز با استفاده از جداسازی مغناطیسی یا الکترواستاتیک به 55-60٪ می رسد.

فرآیند تولید آن به مراحل تکنولوژیکی تقسیم می شود. در مرحله اول تری اکسید خالص از سنگ معدن استخراج شده جدا می شود. برای این منظور از روش تجزیه حرارتی استفاده می شود. در دمای 500 تا 800 درجه سانتیگراد تمام عناصر اضافی ذوب می شوند و تنگستن نسوز به شکل اکسید به راحتی از مذاب جمع آوری می شود. خروجی مواد خام با محتوای اکسید تنگستن شش ظرفیتی 99٪ است.

ترکیب به دست آمده کاملاً خرد شده و واکنش احیا در حضور هیدروژن در دمای 700 درجه سانتیگراد انجام می شود. این به شما امکان می دهد فلز خالص را به صورت پودر جدا کنید. سپس تحت فشار بالا پرس می شود و در محیط هیدروژنی در دمای 1200-1300 درجه سانتیگراد زینتر می شود. پس از این، جرم حاصل به یک کوره ذوب الکتریکی فرستاده می شود، جایی که تحت تأثیر جریان، تا دمای بیش از 3000 درجه گرم می شود. بدین ترتیب تنگستن به حالت مذاب تبدیل می شود.

برای خالص سازی نهایی از ناخالصی ها و به دست آوردن شبکه ساختاری تک کریستالی از روش ذوب ناحیه ای استفاده می شود. این نشان می دهد که در یک نقطه خاص از زمان فقط یک منطقه خاص از مساحت کل فلز مذاب است. این ناحیه با حرکت تدریجی ناخالصی ها را مجدداً توزیع می کند که در نتیجه آنها در نهایت در یک مکان جمع می شوند و می توان به راحتی از ساختار آلیاژی جدا شد.

تنگستن تمام شده به صورت میله یا شمش به انبار می رسد که برای تولید بعدی محصولات مورد نظر در نظر گرفته شده است. برای به دست آوردن آلیاژهای تنگستن، تمام عناصر تشکیل دهنده را خرد کرده و به صورت پودر به نسبت های لازم مخلوط می کنند. سپس، تف جوشی و ذوب در یک کوره الکتریکی انجام می شود.

promplace.ru

فلزات نسوز عبارتند از ... فلزات نسوز چیست؟

اچ																		او
لی	بودن												ب	سی	ن	O	اف	Ne
Na	Mg												ال	سی	پ	اس	Cl	آر
ک	حدود	Sc	Ti	V	Cr	منگنز	Fe	شرکت	نی	مس	روی	GA	GE	مانند	ببینید	برادر	Kr
Rb	پدر	Y	Zr	Nb	مو	تی سی	Ru	Rh	Pd	Ag	سی دی	که در	Sn	Sb	Te	من	Xe
Cs	با	لا	*	هف	تا	دبلیو	Re	Os	Ir	Pt	طلا	HG	Tl	سرب	بی	پو	در	Rn
Fr	Ra	Ac	**	RF	دی بی	Sg	Bh	Hs	کوه	Ds	Rg
			*	Ce	Pr	Nd	بعد از ظهر	اسم	Eu	Gd	Tb	دی	هو	ایا	Tm	Yb	لو
			**	Th	پا	U	Np	Pu	صبح	سانتی متر	Bk	رجوع کنید به	Es	Fm	MD	خیر	Lr

فلزات نسوز- دسته ای از عناصر شیمیایی (فلزات) که دارای نقطه ذوب بسیار بالا و مقاومت در برابر سایش هستند. عبارت فلزات نسوز اغلب در رشته هایی مانند علم مواد، متالورژی و علوم مهندسی استفاده می شود. تعریف فلزات نسوز برای هر عنصر از گروه به طور متفاوتی اعمال می شود. نمایندگان اصلی این دسته از عناصر عناصر دوره پنجم - نیوبیم و مولیبدن هستند. دوره ششم - تانتالیم، تنگستن و رنیوم. همه آنها دارای نقطه ذوب بالای 2000 درجه سانتیگراد هستند، از نظر شیمیایی نسبتاً بی اثر هستند و چگالی آنها افزایش یافته است. به لطف متالورژی پودر می توان از آنها برای تولید قطعات صنایع مختلف استفاده کرد.

تعریف

بیشتر تعاریف اصطلاح فلزات نسوز آنها را به عنوان فلزاتی با نقطه ذوب بالا تعریف می کنند. با این تعریف، لازم است که فلزات دارای نقطه ذوب بالای 2200 درجه سانتیگراد باشند. این برای تعریف آنها به عنوان فلزات نسوز ضروری است. پنج عنصر - نیوبیم، مولیبدن، تانتالم، تنگستن و رنیم به عنوان عناصر اصلی در این لیست گنجانده شده‌اند، در حالی که تعریف گسترده‌تر این فلزات به ما اجازه می‌دهد تا عناصری با نقطه ذوب 2123K (1850 درجه سانتیگراد) - تیتانیوم، وانادیم را نیز در بر داشته باشیم. کروم، زیرکونیوم، هافنیوم، روتنیم و اوسمیم. عناصر فرااورانیوم (که همه ایزوتوپ های آن ناپایدار هستند و یافتن آنها در زمین بسیار دشوار است) هرگز به عنوان فلزات نسوز طبقه بندی نمی شوند.

خواص

مشخصات فیزیکی

نقطه ذوب این عناصر به استثنای کربن و اسمیم بالاترین نقطه ذوب است. این خاصیت نه تنها به خواص آنها، بلکه به خواص آلیاژهای آنها نیز بستگی دارد. فلزات دارای سیستم مکعبی هستند، به استثنای رنیم، که در آن به شکل یک بسته بندی نزدیک شش ضلعی است. بیشتر خواص فیزیکی عناصر این گروه به دلیل عضویت در گروه های مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است.

مقاومت در برابر تغییر شکل خزشی ( انگلیسی) خاصیت تعیین کننده فلزات نسوز است. در فلزات معمولی، تغییر شکل از نقطه ذوب فلز شروع می شود و از این رو تغییر شکل خزشی در آلیاژهای آلومینیوم در دمای 200 درجه سانتیگراد شروع می شود، در حالی که در فلزات نسوز از 1500 درجه سانتیگراد شروع می شود. این مقاومت در برابر تغییر شکل و نقطه ذوب بالا اجازه می دهد تا از فلزات نسوز، به عنوان مثال، به عنوان قطعات موتور جت یا در آهنگری مواد مختلف استفاده شود.

خواص شیمیایی

در هوای آزاد تحت اکسیداسیون قرار می گیرند. این واکنش به دلیل تشکیل یک لایه غیرفعال کند می شود. اکسید رنیم بسیار ناپایدار است زیرا هنگامی که یک جریان متراکم اکسیژن از آن عبور می کند، لایه اکسید آن تبخیر می شود. همه آنها در برابر اسیدها نسبتاً مقاوم هستند.

کاربرد

فلزات نسوز به عنوان منابع نور، قطعات، روان کننده ها، در صنایع هسته ای به عنوان ARC و به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند. از آنجایی که آنها نقطه ذوب بالایی دارند، هرگز به عنوان یک ماده ذوب در هوای آزاد استفاده نمی شوند. به صورت پودر، مواد با استفاده از کوره های ذوب فشرده می شوند. فلزات نسوز را می توان به سیم، شمش، میلگرد، قلع یا فویل تبدیل کرد.

تنگستن و آلیاژهای آن

تنگستن در سال 1781 توسط شیمیدان سوئدی کارل ویلهلم شیله کشف شد. تنگستن بالاترین نقطه ذوب را در بین تمام فلزات دارد - 3422 درجه سانتیگراد.

تنگستن

رنیوم در آلیاژهای تنگستن در غلظت های تا 22 درصد استفاده می شود که باعث افزایش نسوز و مقاومت در برابر خوردگی می شود. توریم به عنوان یک جزء آلیاژی تنگستن استفاده می شود. این باعث افزایش مقاومت در برابر سایش مواد می شود. در متالورژی پودر، قطعات را می توان برای پخت و کاربردهای بعدی استفاده کرد. برای بدست آوردن آلیاژهای تنگستن سنگین از نیکل و آهن یا نیکل و مس استفاده می شود. محتوای تنگستن در این آلیاژها معمولاً بالای 90 درصد است. اختلاط مواد آلیاژی با آن حتی در زمان پخت کم است.

تنگستن و آلیاژهای آن هنوز در جاهایی که دماهای بالا وجود دارد استفاده می شود، اما سختی بالا مورد نیاز است و در جاهایی که می توان از چگالی بالا چشم پوشی کرد. رشته های متشکل از تنگستن کاربرد خود را در زندگی روزمره و در ساخت ابزار پیدا می کنند. لامپ ها با افزایش دما، الکتریسیته را کارآمدتر به نور تبدیل می کنند. در جوشکاری با گاز تنگستن ( انگلیسی) تجهیزات به طور مداوم بدون ذوب الکترود استفاده می شود. نقطه ذوب بالای تنگستن امکان استفاده از آن را بدون هزینه در جوشکاری فراهم می کند. چگالی و سختی بالای تنگستن امکان استفاده از آن را در گلوله های توپخانه فراهم می کند. نقطه ذوب بالای آن در ساخت نازل های موشک استفاده می شود که نمونه آن موشک Polaris است. گاهی اوقات به دلیل تراکم کاربرد خود را پیدا می کند. به عنوان مثال، کاربرد خود را در تولید چوب گلف پیدا می کند. در چنین قطعاتی، استفاده به تنگستن محدود نمی شود، زیرا می توان از اسمیوم گرانتر نیز استفاده کرد.

آلیاژهای مولیبدن

مولیبدن.

آلیاژهای مولیبدن به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. متداول ترین آلیاژ - تیتانیوم - زیرکونیوم - مولیبدن - حاوی 0.5٪ تیتانیوم، 0.08٪ زیرکونیوم و بقیه مولیبدن است. این آلیاژ در دماهای بالا استحکام بیشتری دارد. دمای عملیاتی برای آلیاژ 1060 درجه سانتیگراد است. مقاومت بالای آلیاژ تنگستن-مولیبدن (Mo 70%، W 30%) آن را به ماده ای ایده آل برای ریخته گری قطعات روی مانند شیرها تبدیل می کند.

مولیبدن در رله های نی جیوه استفاده می شود زیرا جیوه با مولیبدن آمالگام تشکیل نمی دهد.

مولیبدن متداول ترین فلز نسوز مورد استفاده است. از همه مهمتر استفاده از آن به عنوان تقویت کننده آلیاژهای فولادی است. در ساخت خطوط لوله همراه با فولاد ضد زنگ استفاده می شود. نقطه ذوب بالا، مقاومت در برابر سایش و ضریب اصطکاک کم مولیبدن آن را به یک ماده آلیاژی بسیار مفید تبدیل کرده است. خواص اصطکاک عالی آن باعث می شود که در مواردی که قابلیت اطمینان و عملکرد مورد نیاز است به عنوان روان کننده مورد استفاده قرار گیرد. در تولید مفاصل CV در صنعت خودرو استفاده می شود. ذخایر بزرگ مولیبدن در چین، ایالات متحده آمریکا، شیلی و کانادا یافت می شود.

آلیاژهای نیوبیم

قسمت تیره نازل آپولو CSM از آلیاژ تیتانیوم-نیوبیم ساخته شده است.

نیوبیم تقریباً همیشه همراه با تانتالم یافت می شود. نیوبیوم در اساطیر یونانی از نیوبه، دختر تانتالوس نامگذاری شد. نیوبیم کاربردهای زیادی دارد که برخی از آنها با فلزات نسوز مشترک است. منحصر به فرد بودن آن در این واقعیت نهفته است که می توان آن را با بازپخت برای دستیابی به طیف گسترده ای از خواص سختی و کشسانی توسعه داد. شاخص چگالی آن در مقایسه با سایر فلزات این گروه کوچکترین است. می توان از آن در خازن های الکترولیتی استفاده کرد و رایج ترین فلز در آلیاژهای ابررسانا است. نیوبیم را می توان در توربین های گاز هواپیما، لوله های خلاء و راکتورهای هسته ای استفاده کرد.

آلیاژ نیوبیوم C103 که از 89 درصد نیوبیم، 10 درصد هافنیوم و 1 درصد تیتانیوم تشکیل شده است، برای ایجاد نازل در موتورهای موشک مایع مانند Apollo CSM استفاده می شود. انگلیسی) . آلیاژ مورد استفاده اجازه اکسید شدن نیوبیم را نمی دهد، زیرا واکنش در دمای 400 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

تانتالیوم

تانتالیم در بین تمام فلزات نسوز مقاوم ترین فلز در برابر خوردگی است.

یک خاصیت مهم تانتالیوم از طریق استفاده از آن در پزشکی کشف شد - قادر است در برابر محیط اسیدی (بدن) مقاومت کند. گاهی اوقات در خازن های الکترولیتی استفاده می شود. مورد استفاده در خازن های تلفن همراه و کامپیوتر.

آلیاژهای رنیم

رنیوم جدیدترین عنصر نسوز کشف شده از کل گروه است. در غلظت های کم در سنگ معدن سایر فلزات این گروه - پلاتین یا مس یافت می شود. این می تواند به عنوان یک جزء آلیاژی با فلزات دیگر استفاده شود و به آلیاژها ویژگی های خوبی می دهد - چکش خواری و استحکام کششی را افزایش می دهد. آلیاژهای رنیم را می توان در قطعات الکترونیکی، ژیروسکوپ ها و راکتورهای هسته ای استفاده کرد. مهمترین کاربرد آن به عنوان کاتالیزور است. قابل استفاده در آلکیلاسیون، دیلکیلاسیون، هیدروژناسیون و اکسیداسیون. وجود نادر آن در طبیعت آن را گران‌ترین فلز نسوز می‌کند.

خواص عمومی فلزات نسوز

فلزات نسوز و آلیاژهای آنها به دلیل خواص غیرمعمول و چشم انداز کاربرد در آینده مورد توجه محققان قرار می گیرد.

خواص فیزیکی فلزات نسوز مانند مولیبدن، تانتالم و تنگستن، سختی و پایداری آنها در دماهای بالا، آنها را به ماده ای تبدیل می کند که برای پردازش فلزات داغ مواد چه در خلاء و چه بدون آن استفاده می شود. بسیاری از قطعات بر اساس ویژگی های منحصر به فرد خود هستند: به عنوان مثال، رشته های تنگستن می توانند تا دمای 3073K را تحمل کنند.

با این حال، مقاومت آنها در برابر اکسیداسیون تا دمای 500 درجه سانتیگراد این امر را به یکی از معایب اصلی این گروه تبدیل می کند. تماس با هوا می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد دمای بالای آنها تأثیر بگذارد. به همین دلیل است که آنها در موادی که در آنها از اکسیژن جدا شده اند (مثلاً یک لامپ) استفاده می شود.

آلیاژهای فلزات نسوز - مولیبدن، تانتالم و تنگستن - در بخش‌هایی از فناوری‌های هسته‌ای فضایی استفاده می‌شوند. این قطعات به طور خاص برای مقاومت در برابر دمای بالا (1350K تا 1900K) طراحی شده اند. همانطور که در بالا گفته شد، آنها نباید با اکسیژن تماس داشته باشند.

همچنین ببینید

یادداشت

1. اچ. اورتنرمجله بین المللی فلزات نسوز و مواد سخت (انگلیسی). الزویر. بایگانی شده از نسخه اصلی در 20 ژوئن 2012. بازیابی شده در 26 سپتامبر 2010.
2. مایکل بائوچیوفلزات نسوز // کتاب مرجع فلزات ASM / انجمن فلزات آمریکا. - ASM International, 1993. - صص 120-122. - شابک 19939780871704788
3. ویلسون، جی دبلیو.رفتار عمومی فلزات نسوز // رفتار و خواص فلزات نسوز. - انتشارات دانشگاه استنفورد، 1965. - ص 1-28. - 419 ص. - شابک 9780804701624
4. جوزف آر دیویسآلیاژسازی: درک اصول اولیه. - ASM International, 2001. - ص 308-333. - 647 ص. - شابک 9780871707444
5. 1 2 بوریسنکو، وی.بررسی وابستگی دمایی سختی مولیبدن در محدوده 20-2500 درجه سانتی گراد // مجله متالورژی پودر شوروی و سرامیک فلزی. - 1963. - ص 182. - DOI:10.1007/BF00775076
6. فتحی، حبشیمقدمه ای تاریخی بر فلزات نسوز // مجله بررسی فرآوری مواد معدنی و متالورژی استخراجی. - 2001. - ص 25-53. - DOI: 10.1080/08827509808962488
7. اشمید، کالپاکجیانخزش // مهندسی ساخت و فناوری. - پیرسون پرنتیس هال، 2006. - ص 86-93. - 1326 ص. - شابک 9787302125358
8. ورونسکی، آندری; هیووفسکی، تادئوشمواد مقاوم در برابر خزش // خستگی حرارتی فلزات. - چاپ CRC، 1991. - صص 81-93. - 366 s. - شابک 9780824777265
9. 1 2 اریک لاسنر، ولف دیتر شوبرتتنگستن: خواص، شیمی، فناوری عنصر، آلیاژها و ترکیبات شیمیایی. - اسپرینگر، 1378. - صص 255-282. - 422 s. - شابک 9780306450532
10. شورای ملی تحقیقات (ایالات متحده)، پانل تنگستن، کمیته جنبه های فنی مواد حیاتی و استراتژیکروند استفاده از تنگستن: گزارش. - شورای ملی تحقیقات، آکادمی ملی علوم-آکادمی ملی مهندسی، 1973. - ص 1-3. - دهه 90
11. مایکل کی. هریسسلامت و ایمنی جوشکاری // سلامت و ایمنی جوش: راهنمای میدانی برای متخصصان OEHS. - AIHA، 2002. - ص 28. - 222 ص. - شابک 9781931504287
12. ویلیام ال. گالوری، فرانک ام. مارلوملزومات جوشکاری: پرسش و پاسخ - Industrial Press Inc., 2001. - P. 185. - 469 p. - شابک 9780831131517
13. W. Lanz, W. Odermatt, G. Weihrauch (7-11 مه 2001). "پرتابه های انرژی جنبشی: تاریخچه توسعه، وضعیت هنر، روندها" در نوزدهمین سمپوزیوم بین المللی بالستیک..
14. پی راماکریشنانمتالورژی پودر برای کاربردهای هوافضا // متالورژی پودر: پردازش برای صنعت خودرو، برق/الکترونیک و مهندسی. - New Age International, 2007. - P. 38. - 381 p. - شابک 8122420303
15. آرورا، آرانآلیاژ سنگین تنگستن برای کاربردهای دفاعی // مجله فناوری مواد. - 2004. - V. 19. - شماره 4. - ص 210-216.
16. V. S. Moxson، F. H. Froesساخت اجزای تجهیزات ورزشی از طریق متالورژی پودر // مجله JOM. - 2001. - V. 53. - P. 39. - DOI:10.1007/s11837-001-0147-z
17. رابرت ای اسمال وودآلیاژ TZM Moly // نشریه فنی ویژه ASTM 849: فلزات نسوز و کاربردهای صنعتی آنها: یک سمپوزیوم. - ASTM International, 1984. - P. 9. - 120 p. - شابک 19849780803102033
18. کوزباگارووا، G. A.; موسینا، ع. س. میخالوا، وی.مقاومت در برابر خوردگی مولیبدن در جیوه // مجله حفاظت از فلزات. - 2003. - V. 39. - P. 374-376. - DOI: 10.1023/A: 1024903616630
19. گوپتا، سی. ک.صنعت برق و الکترونیک // متالورژی استخراج مولیبدن. - چاپ CRC، 1992. - ص 48-49. - 404 ص. - شابک 9780849347580
20. مایکل جی مایارخلاصه کالا 2009: مولیبدن. سازمان زمین شناسی ایالات متحده بایگانی شده از نسخه اصلی در 20 ژوئن 2012. بازیابی شده در 26 سپتامبر 2010.
21. دکتر. اروین، دی.ال. بورل، سی پرساد، ال رابنبرگساختار و خواص انرژی بالا، آلیاژ مولیبدن تلفیقی TZM با سرعت بالا // مجله علم و مهندسی مواد: الف. - 1988. - V. 102. - P. 25.
22. نیکوف اولگ دی.خواص پودر مولیبدن و آلیاژهای مولیبدن // کتاب راهنمای پودرهای فلزات غیر آهنی: فناوری ها و کاربردها. - الزویر، 1388. - ص 464-466. - 621 ص. - شابک 9781856174220
23. جوزف آر دیویسفلزات و آلیاژهای نسوز // راهنمای تخصصی ASM: مواد مقاوم در برابر حرارت. - ASM International, 1997. - صص 361-382. - 591 ص. - شابک 9780871705969
24. 1 2 جان هبداآلیاژهای نیوبیم و کاربردهای دما بالا // مجله علم و فناوری نیوبیوم: مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی نیوبیوم 2001 (اورلاندو، فلوریدا، ایالات متحده آمریکا). - Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração، 2001.
25. جی دبلیو ویلسونرنیوم // رفتار و خواص فلزات نسوز. - انتشارات دانشگاه استنفورد، 1965. - ISBN 9780804701624

ادبیات

• لویتین، ولیمکرنش در دمای بالا از فلزات و آلیاژها: مبانی فیزیکی. - WILEY-VCH، 2006. - ISBN 978-3-527-31338-9
• برونر، تی. تجزیه و تحلیل شیمیایی و ساختاری ذرات آئروسل و خاکستر بادی از نیروگاه های احتراق زیست توده با بستر ثابت توسط میکروسکوپ الکترونی، اولین کنفرانس جهانی زیست توده برای انرژی و صنعت: مجموعه مقالات کنفرانس برگزار شده در سویا، اسپانیا، 5-9 ژوئن 2000، لندن: جیمز و جیمز با مسئولیت محدود(2000). بازبینی شده در 26 سپتامبر 2010.
• دونالد اسپینکفلزات واکنشی زیرکونیوم، هافنیوم و تیتانیوم // . - 1961. - V. 53. - شماره 2. - ص 97-104. - DOI: 10.1021/ie50614a019
• ارل هیزکروم و وانادیوم // مجله شیمی صنعتی و مهندسی. - 1961. - V. 53. - شماره 2. - ص 105-107. - DOI: 10.1021/ie50614a020