Material com alto ponto de fusão. O metal mais refratário. Características dos metais. O metal mais refratário é o tungstênio

Como se sabe, o metal mais fusível é o mercúrio, que foi classificado como metal imediatamente após ter sido confirmado que possui condutividade elétrica, tanto na forma líquida quanto na sólida.

O Francium poderia “concorrer” pelo título de mais fusível dos metais, mas é um metal raro, que, aliás, não pode ser bem estudado devido à sua alta radioatividade. Sabemos qual é o material mais fusível, mas qual metal é mais refratário? Isso é tungstênio.

Como esse metal foi descoberto?

O metal mais refratário do mundo foi descoberto pelo cientista sueco K. V. Scheele (em 1781). Ele conseguiu sintetizar o trióxido de tungstênio (assim era chamado o mais leve dos metais) dissolvendo o minério em ácido nítrico. Alguns anos depois, o metal mais puro foi obtido pelos químicos espanhóis - F. Fermin e J. José de Eluard, que o isolaram da volframita. Porém, naquela época, esta descoberta não impressionou particularmente a humanidade, até porque não existiam as tecnologias necessárias para processar o metal resultante.

Onde o tungstênio é usado?

Compostos de tungstênio são amplamente utilizados. São utilizados nas indústrias de engenharia e mineração, para perfuração de poços. Devido à sua alta resistência e dureza, esse metal é utilizado na fabricação de peças de motores de aeronaves, filamentos, projéteis de artilharia, rotores de giroscópio de alta velocidade, balas, etc. O tungstênio também é usado com sucesso como eletrodo na soldagem a arco de argônio. Essas indústrias não podem prescindir de compostos de tungstênio - têxteis, tintas e vernizes.

Tecnologia de produção

Como o tungstênio “puro” não pode ser encontrado na natureza (é um componente das rochas), é necessário um procedimento para isolar esse metal. Além disso, os cientistas estimam o seu conteúdo na crosta terrestre da seguinte forma: por 1000 kg de rocha há apenas 1,3 gramas de tungstênio. Pode-se notar que o metal mais refratário é um elemento bastante raro se o compararmos com tipos de metais conhecidos.

Quando o minério é extraído das profundezas da Terra, a quantidade de tungstênio nele contido é de apenas 2%. Por isso, as matérias-primas extraídas vão para fábricas de beneficiamento, onde a fração mássica do metal é reduzida para sessenta por cento por meio de métodos especiais. Na obtenção do tungstênio “puro”, o processo é dividido em diversas etapas tecnológicas. A primeira é isolar o trióxido puro da matéria-prima extraída. Para tanto, utiliza-se a decomposição térmica, quando o maior ponto de fusão do metal é de 500 a 800 graus. A esta temperatura, os elementos em excesso derretem e o óxido de tungstênio é coletado da massa fundida.

Em seguida, o composto resultante passa por uma etapa de moagem completa e, em seguida, ocorre uma reação de redução. Para isso, adiciona-se hidrogênio e utiliza-se uma temperatura de 700 graus. O resultado é um metal puro com aparência pulverulenta. Em seguida, vem o processo de compactação do pó, para o qual se utiliza alta pressão, e a sinterização em ambiente de hidrogênio, onde a temperatura é de 1200-1300 graus.

A massa resultante é enviada para um forno de fusão especial, onde a massa é aquecida por corrente elétrica a mais de 3.000 graus. Ou seja, o tungstênio torna-se líquido após o derretimento. Em seguida, a massa é limpa de impurezas e sua estrutura monocristalina é criada. Para fazer isso, eles usam o método de fusão por zona - sua essência é que apenas parte do metal é derretida durante um determinado período de tempo. Este método permite o processo de redistribuição das impurezas, que se acumulam em uma área, de onde podem ser facilmente removidas da estrutura geral da liga. O tungstênio necessário vem na forma de lingotes, que são usados ​​para produzir os tipos de produtos necessários em diversas indústrias.

Metal de tungstênio

O metal mais refratário, o tungstênio (volfrâmio), foi obtido em 1783. Os químicos espanhóis, os irmãos d'Eluyar, isolaram-no do mineral volframita e reduziram-no com carbono. Atualmente, as matérias-primas para a produção do tungstênio são os concentrados de volframita e scheelita - WO3. O pó de tungstênio é produzido em fornos elétricos a uma temperatura de 700-850 °C. O próprio metal é produzido a partir do pó por prensagem em moldes de aço sob pressão e posterior tratamento térmico das peças. O ponto final é que o aquecimento a aproximadamente 3.000 °C ocorre pela passagem de uma corrente elétrica.

Aplicação industrial

O tungstênio não encontrou aplicação industrial por muito tempo. Somente no século XIX começaram a estudar a influência do tungstênio nas propriedades de aços de natureza diferente. No início do século XX, o tungstênio começou a ser utilizado em lâmpadas: um filamento feito a partir dele aquece até 2.200 °C. Nesta qualidade, o tungstênio é indispensável em nosso tempo.

Os aços de tungstênio também são usados ​​​​na indústria de defesa - para a produção de blindagens de tanques, torpedos e projéteis, as partes mais finas de aeronaves, etc. A ferramenta, feita de aço de tungstênio, pode suportar os processos de usinagem mais intensos.

O tungstênio difere de todos os outros irmãos metálicos em sua refratariedade, peso e dureza especiais. O tungstênio puro derrete a 3.380 °C, mas ferve apenas a 5.900 °C, que coincide com a temperatura na superfície do Sol.

A partir de um quilograma de tungstênio você pode fazer um fio de 3,5 km de comprimento. Esse comprimento é suficiente para produzir filamentos para 23 mil lâmpadas de 60 watts.

Ainda não há consenso sobre quais metais são considerados refratários. Na maioria das vezes, os metais que fundem a temperaturas acima do ponto de fusão do ferro (1536°C) são convencionalmente classificados como refratários. De todos os metais refratários em sua forma pura e como base de ligas, o titânio, o zircônio, o molibdênio, o tungstênio e, em muito menor grau, o nióbio, o tântalo e o vanádio encontraram ampla utilização na tecnologia.

Até recentemente, os metais refratários eram produzidos por métodos de metalurgia do pó e eram usados ​​principalmente para ligas de aço e algumas ligas. Devido ao fato de que, para atender às necessidades crescentes da tecnologia de aviação e foguetes, são necessários materiais cada vez mais resistentes ao calor, metais refratários e ligas baseados neles são cada vez mais utilizados como materiais estruturais resistentes ao calor. Neste caso, estão sujeitos a exigências acrescidas de limpeza, uma vez que os metais refratários contaminados com impurezas, especialmente gases, são frágeis e difíceis de processar por pressão e soldadura.

Titânio e suas ligas

O titânio - um elemento do 4º grupo da tabela periódica de D. I. Mendeleev - é um metal de transição. Tem uma densidade relativamente baixa (4,51 g/cm3). Em termos de resistência específica, as ligas de titânio são superiores aos aços-liga e às ligas de alumínio de alta resistência, o que as torna materiais estruturais indispensáveis ​​para aviação e foguetes. A principal desvantagem do titânio e suas ligas como material estrutural é seu pequeno módulo de elasticidade (ver § 5), aproximadamente metade do do ferro e suas ligas. O titânio funde a 1670°C e no estado sólido apresenta duas modificações alotrópicas. A modificação α de baixa temperatura, existente até 882°C, possui uma rede hexagonal compacta. A modificação β de alta temperatura possui uma rede cúbica de corpo centrado. O titânio é caracterizado por alta resistência à corrosão em água doce e salgada e em diversos ambientes agressivos. Esta propriedade é explicada pela formação de uma película protetora de óxido na superfície, portanto o titânio é especialmente resistente em ambientes que não destroem a película de óxido nem promovem sua formação (em ácido sulfúrico diluído, água régia, ácido nítrico).

No ar a temperaturas de até 500°C, o titânio é praticamente resistente. Acima de 500°C, interage ativamente com gases atmosféricos (oxigênio, nitrogênio), bem como com hidrogênio, monóxido de carbono e vapor d'água. O nitrogênio e o oxigênio, dissolvidos em quantidades significativas no titânio, reduzem suas propriedades plásticas. O carbono com um teor superior a 0,1 - 0,2%, depositado na forma de carboneto de titânio ao longo dos limites dos grãos, também reduz bastante a ductilidade do titânio. Uma impureza particularmente prejudicial é o hidrogénio, que mesmo quando presente em milésimos de por cento leva ao aparecimento de hidretos muito frágeis e, portanto, causa fragilidade a frio do titânio. Todas essas impurezas prejudicam a resistência à corrosão e a soldabilidade do titânio. Devido à sua forte reatividade, o titânio e suas ligas são fundidos em fornos elétricos a arco a vácuo em cristalizadores de cobre resfriados a água.

É aconselhável avaliar a influência dos elementos de liga introduzidos no titânio pelo seu efeito na temperatura da transformação polimórfica. Um grande grupo de metais aumenta a faixa de existência da fase β e a torna estável até a temperatura ambiente. Tais elementos, chamados de estabilizadores β, incluem metais de transição V, Cr, Mn, Mo, Nb, Fe. Outros elementos são estabilizadores β ativos, ampliando o alcance da existência da modificação α do titânio. Estes incluem A1, O, N, C. Também são conhecidos elementos neutros (Sn, Zr, Hf), que praticamente não afetam a temperatura da transformação polimórfica.

Assim, quando o titânio é dopado com um ou mais elementos à temperatura ambiente, uma estrutura diferente consistindo de uma fase α, α+β- ou β pode ser obtida. São nesses três grupos que todas as ligas modernas de titânio estão divididas.

Quase todas as ligas de titânio são ligadas ao alumínio. Isto é explicado pelo fato de que o alumínio fortalece efetivamente ambas as fases α e β, mantendo ao mesmo tempo uma ductilidade satisfatória, aumenta a resistência ao calor das ligas e reduz a tendência à fragilização por hidrogênio.

Uma liga α de titânio forjado típica é a liga dupla BT5 contendo 5% de Al. Propriedades mecânicas desta liga à temperatura ambiente: σ in = 750÷950 MPa, δ = 12÷25%. Para aumentar a resistência à fluência, ligas duplas de titânio-alumínio são ligadas com endurecedores neutros - estanho e zircônio. Tais ligas são a BT5-1, contendo 5% de Al e 2,5% de Sn, e a liga BT20, contendo 6,5% de Al, 2% de Zr e pequenas adições (1% cada) de molibdênio e vanádio. À temperatura ambiente, a primeira liga tem σ in = 850÷950 MPa, a segunda - σ in = 950÷1000 MPa. As ligas desta classe são caracterizadas por maior resistência ao calor. Não são endurecidos por tratamento térmico e podem operar em temperaturas de até 450 - 500°C. A maioria das ligas de α-titânio são usadas no estado recozido, a temperatura de recozimento é de 700 a 850°C.

O mais numeroso e de maior aplicação prática é o grupo das ligas α+β-deformáveis. Este grupo inclui ligas com ligas de alumínio e estabilizadores β. Estas ligas possuem uma boa faixa de resistência e propriedades plásticas e podem operar em temperaturas de até 350 - 400°C. Variando as quantidades relativas das fases α e β, podem ser obtidas ligas com uma ampla gama de propriedades. Além disso, as ligas α+β são endurecidas termicamente, o que também permite alterar significativamente suas propriedades. Ligas α+β típicas são BT6 (6% Al; 4% V) e BT14 (4% Al; 3% Mo; 1% V). A liga VT14 é uma das ligas de titânio mais duráveis. Assim, após têmpera de 860 - 880°C, a resistência à tração desta liga é de 950 MPa, e após envelhecimento a 480 - 550°C por 12 - 16 horas aumenta para 1.200 - 1.300 MPa, mantendo altas propriedades plásticas. Os produtos feitos com essas ligas são utilizados em estado recozido e reforçado termicamente; podem operar em temperaturas de até 350 - 400°C. Das ligas β, a mais utilizada é a liga VT15 (3 - 4% A1; 7 - 8% Mo; 10 - 11% Cr), que, após endurecimento e envelhecimento, apresenta resistência à tração de 1300 - 1500 MPa com um alongamento de cerca de 6%. Entretanto, devido à baixa estabilidade da fase β supersaturada, esta liga pode operar em temperaturas de até 350°C.

As ligas fundidas de titânio são caracterizadas por alta fluidez e produzem peças fundidas densas, mas em comparação com as ligas forjadas apresentam menor resistência e ductilidade. A liga VT5L mais utilizada, contendo 5% de Al, possui σ in = 700÷900 MPa, δ = 6÷13%. A liga é destinada à produção de peças moldadas que operam por um longo período em temperaturas de até 400°C. A liga adicional da liga VT5L com cromo e molibdênio (liga VT3-11) leva a um aumento na resistência (σ in = 1050 MPa) e na resistência ao calor (até 450°C), mas a uma diminuição na ductilidade e fluidez.

As ligas de titânio são usadas principalmente na aviação, foguetes, construção naval e engenharia química.

Zircônio e suas ligas

O zircônio tem um ponto de fusão de 1855°C, a densidade à temperatura ambiente é de 6,49 g/cm3. Assim como o titânio, existe em duas modificações. A modificação α de baixa temperatura, estável até 865°C, possui uma rede hexagonal compacta. A modificação β de alta temperatura possui uma rede cúbica de corpo centrado.

O zircônio é resistente em soluções de ácidos e álcalis, em água e vapor d'água; interage ativamente com gases: com oxigênio acima de 150 - 200°C, hidrogênio na faixa de temperatura 300 - 1000°C, nitrogênio e dióxido de carbono acima de 450°C com formação de óxidos, nitretos, hidretos, carbonetos. Graças a essa capacidade, o zircônio é amplamente utilizado como getter - um material de absorção de gás. A contaminação do zircônio puro com impurezas intersticiais, que formam, além dos compostos indicados, soluções sólidas em zircônio, leva à diminuição da ductilidade e resistência à corrosão do metal. Devido à alta atividade química do zircônio, os processos de sua produção e processamento são realizados no vácuo ou em atmosfera protetora.

Outra característica distintiva do zircônio é sua pequena seção transversal de captura de nêutrons térmicos e alta resistência à irradiação nuclear. Estas qualidades, combinadas com a resistência à água e ao vapor superaquecido até 300 - 350°C, fazem do zircônio um dos principais materiais estruturais dos reatores nucleares refrigerados a água. No entanto, o zircônio puro tem propriedades mecânicas relativamente baixas: σ in = 200÷400 MPa, δ = 30÷20%, HB (70 - 90). Portanto, ligas de zircônio são utilizadas como materiais estruturais. O zircônio é dopado com pequenas adições (até 1 - 2%) de estanho, ferro, níquel, cromo, molibdênio, nióbio. Esses elementos de liga, fortalecendo o zircônio, aumentam sua resistência à corrosão. Além disso, eles possuem uma seção transversal de captura de nêutrons térmicos relativamente pequena, o que é importante quando operam sob irradiação nuclear.

O nióbio aumenta a resistência à corrosão do zircônio em água e vapor superaquecido. As ligas binárias Zr-1% Nb e Zr - 2,5% Nb são amplamente utilizadas para a fabricação de revestimentos de elementos combustíveis (elementos combustíveis) em reatores resfriados a água, onde combustível sólido é utilizado como combustível. Pequenas adições de estanho suprimem os efeitos nocivos das impurezas intersticiais, especialmente do nitrogênio, na resistência à corrosão do zircônio. Um efeito ainda maior é alcançado com ligas complexas com estanho, ferro, cromo e níquel. Atualmente, ligas do tipo zircalloy-2 são utilizadas em escala industrial (1,2 - 1,7% Sn; 0,07 - 0,2% Fe; 0,05 - 0,15% Cr; 0,03 - 0,08% Ni), bem como a liga Ozhenit-0,5, ligado com estanho, ferro, nióbio, níquel com teor total de 0,5%. Em termos de propriedades mecânicas, as ligas do tipo Zircalloy-2 (σ in = 480÷500 MPa, δ = 30%) aproximam-se dos aços inoxidáveis, a liga Ojenite possui menor resistência (σ in = 300 MPa, δ = 35% ).

Utilizando tratamento térmico (têmpera, revenido, recozimento) é possível alterar as propriedades mecânicas das ligas de zircônio, mas normalmente elas só são submetidas ao recozimento na região α (800 - 850°C) para aliviar tensões. Isso se deve ao fato de que a têmpera e o revenido, via de regra, levam à diminuição da principal característica de desempenho das ligas de zircônio - a resistência à corrosão devido à formação de fases metaestáveis.

Tungstênio e suas ligas

O tungstênio é o metal mais refratário. Seu ponto de fusão é 3400°C. A densidade do tungstênio à temperatura ambiente é 19,3 g/m 3, a rede cristalina é cúbica de corpo centrado. A maior parte desse metal é gasta na liga de aços e na produção das chamadas ligas duras. Como material independente, o tungstênio é usado nas indústrias elétrica e de vácuo. É utilizado para fazer filamentos de lâmpadas incandescentes, peças de lâmpadas de rádio, aquecedores, diversas peças de fornos a vácuo, etc. Esses produtos são obtidos por deformação plástica de barras sinterizadas a partir de pós de peças e são utilizados no estado trabalhado a frio ou após recozimento para aliviar o estresse (1000°C, 1 h). A principal desvantagem do tungstênio de qualidade comercial é a sua fragilidade à temperatura ambiente, causada pela contaminação com impurezas intersticiais, principalmente oxigênio e carbono. A resistência à tração desse metal à temperatura ambiente é de 500 - 1400 MPa com alongamento praticamente zero. O tungstênio de pureza técnica torna-se plástico em temperaturas acima de 300 - 400°C. Essa temperatura é chamada de limiar de fragilidade. O tungstênio recristalizado (temperatura de recristalização 1400 - 1500°C) é ainda mais frágil, seu limite de fragilidade é de 450 - 500°C. Isto é causado pelo movimento de impurezas intersticiais para os limites dos grãos e pela formação de intercamadas frágeis. Ao limpar profundamente o limiar de fragilidade do tungstênio, os ossos podem ser reduzidos a temperaturas abaixo de zero.

Na indústria de vácuo elétrico, além do tungstênio tecnicamente puro do tipo HF, são utilizados graus especiais com aditivos de óxido - A1 2 O 3, SiO 2, K 2 O (grau BA). Partículas finas desses aditivos localizadas ao longo dos limites dos grãos de tungstênio aumentam sua temperatura de recristalização. Portanto, os produtos feitos com esse metal são capazes de manter sua forma quando aquecidos e não cederem. O tungstênio toriado (com 1 - 2% ThO 2) possui alta resistência ao calor, bem como propriedades termiônicas altas e estáveis, porém, devido ao perigo para a saúde humana (radioatividade), foi recentemente substituído com sucesso pelo tungstênio com aditivos de lantânio óxido (L) e óxido de ítrio (VI). Os produtos feitos de tungstênio fundido e suas ligas têm até agora uso limitado, principalmente em novas tecnologias.

Ao ligar o tungstênio, procura-se aumentar sua resistência, resistência ao calor, reduzir a fragilidade e melhorar a capacidade de fabricação. Foram desenvolvidas ligas monofásicas de tungstênio com nióbio (até 2% Nb), com molibdênio (até 15% Mo), com rênio (até 30% Re). O rênio tem um efeito particularmente eficaz nas propriedades do tungstênio. A liga com 27% Re é dúctil à temperatura ambiente e possui σ in = 1400 MPa e δ = 15% no estado fundido. Porém, as possibilidades de utilização dessas ligas são limitadas pela escassez de rênio.

Ligas heterofásicas de tungstênio reforçadas com partículas dispersas de metal duro também são promissoras. A introdução de pequenas adições de tântalo (até 0,2 - 0,4%) e carbono (até 0,1%) provoca aumento de resistência e ductilidade. As ligas de tungstênio em temperaturas de até 1600 - 1900°C são mais resistentes ao calor do que o tungstênio, mas acima dessas temperaturas perdem sua vantagem na resistência ao calor.

Molibdênio e suas ligas

O molibdênio tem uma rede cúbica de corpo centrado. Seu ponto de fusão é 2620°C. O molibdênio é menos frágil em comparação ao tungstênio. O limite de temperatura da sua fragilidade, dependendo da pureza, situa-se na faixa de 70 - 300°C. A fragilidade do molibdênio também é causada pelo acúmulo de impurezas intersticiais ou fases intersticiais próximas aos limites dos grãos. Quando aquecido, o molibdênio é fortemente oxidado e em temperaturas acima de 680 - 700 ° C seus óxidos sublimam. A maior parte do molibdênio é gasta em ligas de aço. Como material independente, o molibdênio é utilizado na forma de fios, varetas, fitas, folhas feitas de barras de tarugo, que são produzidas pela metalurgia do pó. Nesta forma, é utilizado em dispositivos eletrônicos de vácuo (ânodos, grades, suportes) como elementos de aquecimento e telas para fornos a vácuo. A resistência à tração do molibdênio de diferentes purezas à temperatura ambiente é de 450 a 800 MPa com um alongamento de 25 a 1%. Como a densidade do molibdênio (10,2 g/cm3) é quase duas vezes menor que a densidade do tungstênio, o molibdênio é superior ao tungstênio e suas ligas em termos de resistência específica em temperaturas de até 1300 - 1400°C.

Recentemente, o molibdênio mais puro submetido à refusão por arco a vácuo ou por feixe de elétrons, bem como ligas de molibdênio, têm sido cada vez mais utilizados. A liga do molibdênio com certos elementos leva ao seu fortalecimento e aumento da ductilidade. O rênio tem um efeito particularmente eficaz no molibdênio, bem como no tungstênio, que forma com ele uma ampla gama de soluções sólidas. O rênio fortalece significativamente o molibdênio, ao mesmo tempo reduz sua sensibilidade às impurezas intersticiais e à fragilidade pelo frio e aumenta a temperatura de recristalização. A liga de molibdênio com pequenas quantidades de titânio e zircônio (até 1%) leva a um fortalecimento significativo em temperaturas ambientes e elevadas. Esses elementos de liga formam partículas dispersas de carbonetos com carbono, que está sempre presente no molibdênio.

Nióbio, tântalo, vanádio e suas ligas

O nióbio tem cerca de. c. rede, tem um ponto de fusão de 2.470°C, densidade 8,57 g/cm3. Ao contrário do tungstênio e do molibdênio, o nióbio é capaz de dissolver oxigênio, nitrogênio e carbono em quantidades bastante significativas. Portanto, ele e suas ligas possuem ductilidade significativamente maior, não se tornam fragilizados durante a recristalização e são capazes de uma boa soldagem. Foram desenvolvidas ligas de nióbio do tipo solução sólida com tungstênio (até 15%) e molibdênio (até 5%). Também foram criadas ligas com adições de zircônio (até 1%) e carbono (até 0,1%), nas quais o endurecimento é obtido pela ocorrência de precipitação de carbonetos de zircônio. As ligas são projetadas para operar entre 900 e 1200°C. Quantidades significativas de nióbio são usadas para ligas de aço.

Tântalo tem cerca de. c. com uma rede, funde a 3996°C, sua densidade é 16,6 g/cm 3 . Este metal é caracterizado por alta ductilidade e resistência química em ambientes agressivos. A resistência é explicada pela formação de um filme de óxido denso e durável. O tântalo é usado na forma de pó para a fabricação de ânodos de capacitores eletrolíticos usando métodos de metalurgia do pó. Neste caso, a principal importância são as altas propriedades dielétricas do filme de óxido, criado especialmente na superfície interna dos ânodos porosos. Fitas, hastes, fios e tubos para peças de dispositivos elétricos de vácuo e equipamentos químicos são feitos de tântalo.

O vanádio tem um ponto de fusão de 1900°C, tem cerca de. c. k. rede, sua densidade é 6,1 g/cm 3. A principal quantidade de vanádio é consumida na liga de aços. O vanádio puro e as ligas baseadas nele ainda não encontraram uso industrial generalizado.

Ligas duras

Ligas duras são materiais metálicos constituídos por carboneto de tungstênio e uma pequena quantidade de cobalto (2 - 20%). Os produtos feitos de ligas duras são produzidos apenas por metalurgia do pó. Primeiro, os compactos são feitos de uma mistura de carboneto de tungstênio e pós de cobalto. Depois são sinterizados a 1350 - 1480°C. A aproximadamente 1200°C, um líquido de composição eutética (65 - 70% Co, 35 - 30% WC) aparece na mistura de pós. Assim, a sinterização ocorre na presença de uma grande quantidade de fase líquida. Quando resfriado após a sinterização, o líquido solidifica e dele é liberado carboneto de tungstênio, que se fixa aos grãos não fundidos, e cobalto, que forma camadas entre os grãos de carboneto de tungstênio e fornece a resistência mecânica dos produtos de metal duro. O tamanho das partículas do carboneto de tungstênio na liga dura acabada é geralmente de 1 a 2 mícrons. O principal objetivo das ligas duras são as ferramentas de corte e perfuração de metal. Nervuras, fresas e brocas feitas de ligas duras podem ser usadas para processar aço, ferro fundido e ligas não ferrosas sob condições onde o aquecimento da aresta de corte atinge 1000°C ou mais. As ferramentas de perfuração de metal duro (brocas, fresas) duram várias vezes mais que as de aço. Ligas duras também são usadas para fazer ferramentas para conformação de metal - matrizes, matrizes, matrizes.

Além das ligas duras à base de carboneto de tungstênio, existem ligas duras à base de carboneto duplo de tungstênio e titânio, bem como carboneto de tungstênio triplo, titânio e tântalo.

Ligas duras baseadas em carbonetos complexos apresentam maior resistência no processamento de aço.

As ligas de carboneto de tungstênio-cobalto são designadas BK2, BK6, BK15, etc. O último número corresponde à porcentagem de cobalto. Ligas duras à base de carbonetos de tungstênio e titânio são designadas T15K6, T30K4, etc. O número após a letra T indica o teor de carboneto de titânio, o número após a letra K indica o teor de cobalto. Para ligas à base de metal duro ternário, aceita-se a designação TT7K12, etc.. O número após as letras TT corresponde ao teor total de carbonetos de titânio e tântalo. As ligas duras são caracterizadas pela resistência à flexão e dureza Rockwell. A resistência à flexão é de 1.000 a 2.000 MPa e a dureza é HRC (85 a 90). Ligas com maior teor de cobalto apresentam maior resistência e menor dureza.

As ligas de revestimento à base de carboneto de tungstênio fundido, as chamadas relit, estão próximas das ligas duras em estrutura e natureza de uso. O carboneto de tungstênio obtido por fusão em um cadinho de grafite é triturado em partículas não maiores que 0,6 mm e então aplicado nas superfícies de trabalho dos equipamentos de mineração por fusão. A estrutura da camada superficial consiste em grãos de relit não derretidos em uma base de aço derretido.

Quase todos os metais são sólidos em condições normais. Mas a certas temperaturas podem alterar o seu estado de agregação e tornar-se líquidos. Vamos descobrir qual é o ponto de fusão mais alto do metal? Qual é o mais baixo?

Ponto de fusão de metais

A maioria dos elementos da tabela periódica são metais. Atualmente são cerca de 96. Todos requerem condições diferentes para se transformarem em líquidos.

O limiar de aquecimento de substâncias cristalinas sólidas, acima do qual se tornam líquidas, é denominado ponto de fusão. Para metais, varia em vários milhares de graus. Muitos deles se transformam em líquidos com calor relativamente alto. Isso os torna um material comum para fazer panelas, frigideiras e outros utensílios de cozinha.

Prata (962 °C), alumínio (660,32 °C), ouro (1064,18 °C), níquel (1455 °C), platina (1772 °C), etc. têm pontos de fusão médios. Existe também um grupo de metais refratários e de baixo ponto de fusão. O primeiro precisa de mais de 2.000 graus Celsius para se transformar em líquido, o segundo precisa de menos de 500 graus.

Metais de baixo ponto de fusão geralmente incluem estanho (232 °C), zinco (419 °C) e chumbo (327 °C). No entanto, alguns deles podem ter temperaturas ainda mais baixas. Por exemplo, o frâncio e o gálio derretem na mão, mas o césio só pode ser aquecido em uma ampola, porque se inflama com o oxigênio.

As temperaturas de fusão mais baixas e mais altas dos metais são apresentadas na tabela:

Tungstênio

O metal de tungstênio tem o ponto de fusão mais alto. Apenas o carbono não metálico tem uma classificação superior neste indicador. O tungstênio é uma substância cinza clara e brilhante, muito densa e pesada. Ferve a 5555 °C, que é quase igual à temperatura da fotosfera do Sol.

Em condições ambientes, reage fracamente com o oxigênio e não sofre corrosão. Apesar de sua refratariedade, é bastante dúctil e pode ser forjado mesmo quando aquecido a 1600°C. Essas propriedades do tungstênio são usadas para filamentos incandescentes em lâmpadas, tubos de imagem e eletrodos para soldagem. A maior parte do metal extraído é ligada ao aço para aumentar sua resistência e dureza.

O tungstênio é amplamente utilizado na esfera militar e na tecnologia. É indispensável para a fabricação de munições, blindagens, motores e as peças mais importantes de veículos e aeronaves militares. Também é utilizado na fabricação de instrumentos cirúrgicos e caixas para armazenamento de substâncias radioativas.

Mercúrio

O mercúrio é o único metal cujo ponto de fusão é negativo. Além disso, é um dos dois elementos químicos cujas substâncias simples, em condições normais, existem na forma de líquidos. Curiosamente, o metal ferve quando aquecido a 356,73 °C, e este é muito superior ao seu ponto de fusão.

Apresenta cor branco prateado e brilho pronunciado. Evapora já em condições ambientes, condensando-se em pequenas bolas. O metal é muito tóxico. Pode acumular-se nos órgãos internos humanos, causando doenças do cérebro, baço, rins e fígado.

Mercúrio é um dos sete primeiros metais que o homem conheceu. Na Idade Média era considerado o principal elemento alquímico. Apesar de sua toxicidade, já foi usado na medicina como parte de obturações dentárias e também como cura para a sífilis. Agora o mercúrio foi quase totalmente eliminado dos preparados médicos, mas é amplamente utilizado em instrumentos de medição (barômetros, manômetros), na fabricação de lâmpadas, interruptores e campainhas.

Ligas

Para alterar as propriedades de um determinado metal, ele é ligado a outras substâncias. Assim, pode não só adquirir maior densidade e resistência, mas também reduzir ou aumentar o ponto de fusão.

Uma liga pode consistir em dois ou mais elementos químicos, mas pelo menos um deles deve ser um metal. Essas “misturas” são muito utilizadas na indústria, pois permitem obter exatamente as qualidades dos materiais necessários.

O ponto de fusão de metais e ligas depende da pureza dos primeiros, bem como das proporções e composição dos últimos. Para obter ligas de baixo ponto de fusão, chumbo, mercúrio, tálio, estanho, cádmio e índio são os mais usados. Aqueles que contêm mercúrio são chamados de amálgamas. Um composto de sódio, potássio e césio numa proporção de 12%/47%/41% torna-se um líquido já a 78 °C negativos, um amálgama de mercúrio e tálio - a 61 °C negativos. O material mais refratário é uma liga de carbonetos de tântalo e háfnio em proporções de 1:1 com ponto de fusão de 4115 °C.

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O metal mais refratário. Características dos metais

Os metais são o material mais comum (junto com os plásticos e o vidro) usado pelas pessoas desde os tempos antigos. Já naquela época, o homem conhecia as características dos metais; ele aproveitava todas as suas propriedades para criar belas obras de arte, pratos, utensílios domésticos e estruturas.

Uma das principais características quando se considera estas substâncias é a sua dureza e refratariedade. São essas qualidades que permitem determinar a área de utilização de um determinado metal. Portanto, consideraremos todas as propriedades físicas e daremos atenção especial às questões de fusibilidade.

Propriedades físicas dos metais

As características dos metais em termos de propriedades físicas podem ser expressas na forma de quatro pontos principais.

1. Brilho metálico - todos têm aproximadamente o mesmo belo brilho característico branco prateado, exceto cobre e ouro. Eles têm uma tonalidade avermelhada e amarela, respectivamente. O cálcio é azul prateado.
2. Estado de agregação - todos são sólidos em condições normais, exceto o mercúrio, que está na forma líquida.
3. A condutividade elétrica e térmica é característica de todos os metais, mas é expressa em graus variados.
4. Maleabilidade e ductilidade também são parâmetros comuns a todos os metais, que podem variar dependendo do representante específico.
5. Os pontos de fusão e ebulição determinam qual metal é refratário e qual é fusível. Este parâmetro é diferente para todos os elementos.

Todas as propriedades físicas são explicadas pela estrutura especial da rede cristalina metálica. Sua disposição espacial, forma e força.

Metais de baixo ponto de fusão e refratários

Este parâmetro é muito importante quando se trata das áreas de aplicação das substâncias em questão. Metais e ligas refratários são a base da construção de máquinas e navios, da fundição e fundição de muitos produtos importantes e da obtenção de ferramentas de trabalho de alta qualidade. Portanto, o conhecimento dos pontos de fusão e ebulição desempenha um papel fundamental.

Caracterizando os metais pela resistência, podemos dividi-los em duros e frágeis. Se falamos de refratariedade, existem dois grupos principais:

1. Materiais de baixo ponto de fusão são aqueles que são capazes de alterar seu estado de agregação em temperaturas abaixo de 1000 o C. Exemplos incluem: estanho, chumbo, mercúrio, sódio, césio, manganês, zinco, alumínio e outros.
2. Refratários são aqueles cujo ponto de fusão é superior ao valor indicado. Não há muitos deles e menos ainda são usados ​​na prática.

Uma tabela de metais com ponto de fusão acima de 1000 o C é apresentada a seguir. É aqui que estão localizados os representantes mais refratários.

Nome metálico	Ponto de fusão, o C	Ponto de ebulição, o C
Ouro, Au	1064.18	2856
Berílio, seja	1287	2471
Cobalto, Co	1495	2927
Cromo, Cr	1907	2671
Cobre, Cu	1084,62	2562
Ferro, Fé	1538	2861
Háfnio, Hf	2233	4603
Irídio, Ir	2446	4428
Manganês, Mn	1246	2061
Molibdênio, Mo	2623	4639
Nióbio, Nb	2477	4744
Níquel, Ni	1455	2913
Paládio, Pd	1554,9	2963
Platina, PT	1768.4	3825
Rênio, Re	3186	5596
Ródio, Rh	1964	3695
Rutênio, Ru	2334	4150
Tântalo, Ta	3017	5458
Tecnécio, Ts	2157	4265
Tório, Th	1750	4788
Titânio, Ti	1668	3287
Vanádio, V	1910	3407
Tungstênio, W	3422	5555
Zircônio, Zr	1855	4409

Esta tabela de metais inclui todos os representantes cujo ponto de fusão é superior a 1000 o C. Porém, na prática, muitos deles não são utilizados por diversos motivos. Por exemplo, devido a benefícios económicos ou devido à radioactividade, um grau de fragilidade demasiado elevado, susceptibilidade a efeitos corrosivos.

Também é óbvio pelos dados da tabela que o metal mais refratário do mundo é o tungstênio. O ouro tem a taxa mais baixa. Ao trabalhar com metais, a suavidade é importante. Portanto, muitos dos itens acima também não são utilizados para fins técnicos.

O metal mais refratário é o tungstênio

Na tabela periódica está localizado no número de série 74. Recebeu o nome do famoso físico Stephen Wolfram. Em condições normais, é um metal duro e refratário de cor branco prateado. Tem um brilho metálico pronunciado. Quimicamente praticamente inerte, reage com relutância.

Encontrado na natureza na forma de minerais:

• volframite;
• esquelite;
• hubnerita;
• ferberita

Os cientistas provaram que o tungstênio é o metal mais refratário de todos os existentes. No entanto, há sugestões de que o seabórgio seja teoricamente capaz de quebrar o recorde desse metal. Mas é um elemento radioativo com vida útil muito curta. Portanto, ainda não é possível comprovar isso.

A uma certa temperatura (acima de 1500 o C), o tungstênio torna-se maleável e dúctil. Portanto, é possível produzir fios finos a partir dele. Esta propriedade é usada para fazer filamentos em lâmpadas domésticas comuns.

Por ser o metal mais refratário que pode suportar temperaturas acima de 3.400 o C, o tungstênio é utilizado nas seguintes áreas da tecnologia:

• como eletrodo para soldagem com argônio;
• para a produção de ligas resistentes a ácidos, resistentes ao desgaste e ao calor;
• como elemento de aquecimento;
• em tubos de vácuo como filamento e assim por diante.

Além do metal tungstênio, seus compostos são amplamente utilizados em tecnologia, ciência e eletrônica. Por ser o metal mais refratário do mundo, forma compostos com características de altíssima qualidade: fortes, resistentes a quase todos os tipos de influências químicas, não corrosivos e podem suportar baixas e altas temperaturas (sulfeto de tungstênio, seus monocristais e outros substâncias vencerão).

Nióbio e suas ligas

Nb, ou nióbio, é um metal branco prateado brilhante em condições normais. Também é refratário, pois a temperatura de transição para o estado líquido é de 2.477 o C. É essa qualidade, bem como a combinação de baixa atividade química e supercondutividade, que permite que o nióbio se torne cada vez mais popular na prática humana. todo ano. Hoje esse metal é utilizado em indústrias como:

• Ciência de foguetes;
• indústria aeronáutica e espacial;
• poder nuclear;
• engenharia de aparelhos químicos;
• engenharia de rádio.

Este metal mantém suas propriedades físicas mesmo em temperaturas muito baixas. Os produtos baseados nele são caracterizados por resistência à corrosão, resistência ao calor, resistência e excelente condutividade.

Este metal é adicionado aos materiais de alumínio para melhorar a resistência química. Cátodos e ânodos são feitos a partir dele e ligas não ferrosas são ligadas a ele. Até as moedas em alguns países são feitas com teor de nióbio.

Tântalo

Metal, na sua forma livre e em condições normais, coberto por uma película de óxido. Possui um conjunto de propriedades físicas que lhe permitem ser difundido e muito importante para o ser humano. Suas principais características são as seguintes:

1. Em temperaturas acima de 1000 o C torna-se um supercondutor.
2. É o metal mais refratário depois do tungstênio e do rênio. O ponto de fusão é 3017 o C.
3. Absorve gases perfeitamente.
4. É fácil de trabalhar, pois pode ser enrolado em folhas, papel alumínio e arame sem muita dificuldade.
5. Possui boa dureza e não é quebradiço, mantém ductilidade.
6. Muito resistente a agentes químicos (não se dissolve nem em água régia).

Graças a essas características, conseguiu ganhar popularidade como base para muitas ligas anticorrosivas resistentes ao calor e aos ácidos. Seus numerosos compostos são usados ​​em física nuclear, eletrônica e dispositivos computacionais. Usado como supercondutores. Anteriormente, o tântalo era usado como elemento em lâmpadas incandescentes. Agora o tungstênio tomou o seu lugar.

Cromo e suas ligas

Um dos metais mais duros, de cor naturalmente branco-azulada. Seu ponto de fusão é inferior ao dos elementos considerados até agora e equivale a 1907 o C. No entanto, ainda é utilizado na tecnologia e na indústria em todos os lugares, pois se presta bem às influências mecânicas, é processado e moldado.

O cromo é especialmente valioso como revestimento. É aplicado nos produtos para dar-lhes um belo brilho, proteger contra a corrosão e aumentar a resistência ao desgaste. O processo é chamado de cromagem.

As ligas de cromo são muito populares. Afinal, mesmo uma pequena quantidade desse metal na liga aumenta significativamente a dureza e a resistência desta aos impactos.

Zircônio

É um dos metais mais caros, por isso a sua utilização para fins técnicos é difícil. No entanto, as suas características físicas tornam-no simplesmente indispensável em muitas outras indústrias.

Em condições normais é um belo metal branco prateado. Possui ponto de fusão bastante elevado - 1855 o C. Possui boa dureza e resistência à corrosão, pois não é quimicamente ativo. Também possui excelente compatibilidade biológica com a pele humana e com todo o corpo como um todo. Isto o torna um metal valioso para uso médico (instrumentos, próteses, etc.).

As principais áreas de aplicação do zircônio e seus compostos, inclusive ligas, são as seguintes:

• energia nuclear;
• pirotecnia;
• liga metálica;
• medicamento;
• produção de bioware;
• material de construção;
• como um supercondutor.

Mesmo as joias que podem influenciar na melhoria da saúde humana são feitas de zircônio e ligas à base dele.

Molibdênio

Se você descobrir qual metal é mais refratário, então, além do tungstênio indicado, também poderá citar o molibdênio. Seu ponto de fusão é 2.623 o C. Ao mesmo tempo, é bastante duro, plástico e passível de processamento.

É usado principalmente não em sua forma pura, mas como componente integrante de ligas. Eles, graças à presença de molibdênio, são significativamente reforçados em resistência ao desgaste, resistência ao calor e anticorrosão.

Alguns compostos de molibdênio são usados ​​como lubrificantes técnicos. Este metal também é um material de liga que afeta simultaneamente a resistência e a resistência à corrosão, o que é muito raro.

Vanádio

Metal cinza com brilho prateado. Possui um índice de fusibilidade bastante elevado (1920 o C). É utilizado principalmente como catalisador em muitos processos devido à sua inércia. É utilizado no setor energético como fonte de corrente química, na produção de ácidos inorgânicos. Não é o metal puro que tem importância primordial, mas sim alguns dos seus compostos.

Rênio e ligas baseadas nele

Qual metal é o mais refratário depois do tungstênio? Isso é rênio. Seu índice de fusibilidade é 3186 o C. É superior em resistência ao tungstênio e ao molibdênio. Sua plasticidade não é muito alta. A procura de rénio é muito elevada, mas a produção é difícil. Como resultado, é o metal mais caro existente hoje.

Usado para fazer:

• motores a jato;
• termopares;
• filamentos para espectrômetros e outros dispositivos;
• como catalisador no refino de petróleo.

Todas as áreas de aplicação são caras, por isso é utilizado apenas em casos de extrema necessidade, quando não há possibilidade de substituição por outro.

Ligas de titânio

O titânio é um metal branco prateado muito leve, amplamente utilizado na indústria metalúrgica e metalúrgica. Pode explodir quando em estado finamente disperso, portanto representa risco de incêndio.

É usado na engenharia de aeronaves e foguetes e na produção de navios. Muito utilizado na medicina devido à sua compatibilidade biológica com o corpo (próteses, piercings, implantes, etc.).

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Os metais estão entre os materiais mais comuns, junto com o vidro e os plásticos. Eles têm sido usados ​​​​por pessoas desde os tempos antigos. Na prática, as pessoas aprenderam as propriedades dos metais e os usaram com lucro para fazer pratos, utensílios domésticos, estruturas diversas e obras de arte. As principais características desses materiais são a refratariedade e a dureza. Na verdade, a sua aplicação numa determinada área depende destas qualidades.

Propriedades físicas dos metais

Todos os metais têm as seguintes propriedades gerais:

1. Cor – cinza prateado com brilho característico. As exceções são: cobre e ouro. Eles se distinguem respectivamente por uma tonalidade avermelhada e amarela.
2. O estado físico é sólido, exceto o mercúrio, que é líquido.
3. A condutividade térmica e elétrica é expressa de forma diferente para cada tipo de metal.
4. Plasticidade e maleabilidade são parâmetros variáveis ​​dependendo do metal específico.
5. Pontos de fusão e ebulição - estabelece refratariedade e fusibilidade, possui valores diferentes para todos os materiais.

Todas as propriedades físicas dos metais dependem da estrutura da rede cristalina, sua forma, resistência e arranjo espacial.

Refratariedade de metais

Este parâmetro torna-se importante quando surge a questão sobre o uso prático dos metais. Para setores importantes da economia nacional como construção de aeronaves, construção naval e engenharia mecânica, a base são os metais refratários e suas ligas. Além disso, são utilizados para a fabricação de ferramentas de trabalho de alta resistência. Muitas peças e produtos importantes são produzidos por fundição e fundição. Com base na sua resistência, todos os metais são divididos em frágeis e duros, e com base na sua refratariedade são divididos em dois grupos.

Metais refratários e de baixo ponto de fusão

1. Refratário - seu ponto de fusão excede o ponto de fusão do ferro (1539 °C). Estes incluem platina, zircônio, tungstênio, tântalo. Existem apenas alguns tipos desses metais. Na prática, menos ainda são usados. Alguns não são utilizados porque possuem alta radioatividade, outros são muito frágeis e não possuem a maciez necessária, outros são suscetíveis à corrosão e há outros que não são economicamente viáveis. Qual metal é o mais refratário? Isso é exatamente o que será discutido neste artigo.
2. Metais de baixo ponto de fusão são metais que, a uma temperatura menor ou igual ao ponto de fusão do estanho 231,9 °C, podem alterar seu estado de agregação. Por exemplo, sódio, manganês, estanho, chumbo. Os metais são usados ​​​​em engenharia elétrica e de rádio. Eles são frequentemente usados ​​para revestimentos anticorrosivos e como condutores.

O tungstênio é o metal mais refratário

É um material duro e pesado, com brilho metálico, cor cinza claro e alta refratariedade. É difícil usinar. À temperatura ambiente é um metal quebradiço e quebra facilmente. Isso é causado pela contaminação com impurezas de oxigênio e carbono. O tungstênio tecnicamente puro torna-se plástico em temperaturas acima de 400 graus Celsius. Apresenta inércia química e reage mal com outros elementos. Na natureza, o tungstênio ocorre na forma de minerais complexos, como:

• esquelite;
• volframite;
• ferberita;
• hubnerita.

O tungstênio é obtido do minério por meio de processamento químico complexo na forma de pó. Usando métodos de prensagem e sinterização, são produzidas peças e barras de formatos simples. O tungstênio é um elemento muito resistente à temperatura. Portanto, eles não conseguiram amolecer o metal por cem anos. Não havia fornos que pudessem aquecer até vários milhares de graus. Os cientistas provaram que o tungstênio é o metal mais refratário. Embora exista a opinião de que o seabórgio, segundo dados teóricos, apresenta maior refratariedade, isso não pode ser afirmado com firmeza, pois é um elemento radioativo e tem vida útil curta.

Informação histórica

O famoso químico sueco Karl Scheele, que tinha profissão de farmacêutico, descobriu manganês, bário, cloro e oxigênio em um pequeno laboratório, realizando numerosos experimentos. E pouco antes de sua morte, em 1781, ele descobriu que o mineral tungstênio era um sal de um ácido então desconhecido. Após dois anos de trabalho, seus alunos, os dois irmãos d'Eluyar (químicos espanhóis), isolaram um novo elemento químico do mineral e deram-lhe o nome de tungstênio. Apenas um século depois, o tungstênio - o metal mais refratário - fez uma verdadeira revolução na indústria.

Propriedades de corte do tungstênio

Em 1864, o cientista inglês Robert Muschet usou o tungstênio como aditivo de liga ao aço, que poderia suportar o calor vermelho e aumentar ainda mais a dureza. As fresas, feitas com o aço resultante, aumentaram a velocidade de corte do metal em 1,5 vezes, passando para 7,5 metros por minuto.

Trabalhando nessa direção, os cientistas receberam novas tecnologias, aumentando a velocidade de processamento do metal com tungstênio. Em 1907, surgiu um novo composto de tungstênio com cobalto e cromo, que se tornou o fundador de ligas duras capazes de aumentar a velocidade de corte. Atualmente, aumentou para 2.000 metros por minuto, e tudo isso graças ao tungstênio - o metal mais refratário.

Aplicações de tungstênio

Este metal tem um preço relativamente alto e é difícil de processar mecanicamente, por isso é utilizado onde é impossível substituí-lo por outros materiais de propriedades semelhantes. O tungstênio resiste perfeitamente a altas temperaturas, possui resistência significativa, é dotado de dureza, elasticidade e refratariedade, por isso é amplamente utilizado em diversas áreas da indústria:

• Metalúrgico. É o principal consumidor de tungstênio, utilizado na produção de ligas de aço de alta qualidade.
• Eletrotécnico. O ponto de fusão do metal mais refratário é de quase 3.400 °C. A refratariedade do metal permite que ele seja utilizado para a produção de filamentos incandescentes, ganchos em lâmpadas de iluminação e eletrônicas, eletrodos, tubos de raios X e contatos elétricos.

• Engenharia Mecânica. Devido ao aumento da resistência dos aços contendo tungstênio, são fabricados rotores, engrenagens, virabrequins e bielas forjados sólidos.
• Aviação. Qual é o metal mais refratário usado para produzir ligas duras e resistentes ao calor, a partir das quais são feitas peças de motores de aeronaves, dispositivos elétricos de vácuo e filamentos incandescentes? A resposta é simples: é tungstênio.
• Espaço. O aço contendo tungstênio é usado para produzir bicos de jato e elementos individuais para motores a jato.
• Militares. A alta densidade do metal possibilita a produção de projéteis perfurantes, balas, proteção de blindagem para torpedos, projéteis e tanques e granadas.
• Químico. Fio de tungstênio resistente a ácidos e álcalis é usado para malhas de filtro. O tungstênio é usado para alterar a taxa das reações químicas.
• Têxtil. O ácido tungstico é usado como corante para tecidos, e o tungstato de sódio é usado para fazer couro, seda, tecidos resistentes à água e ao fogo.

A lista acima de utilizações do tungstênio em diversas áreas da indústria indica o alto valor desse metal.

Preparação de ligas com tungstênio

O tungstênio, o metal mais refratário do mundo, é frequentemente usado para fazer ligas com outros elementos para melhorar as propriedades dos materiais. As ligas que contêm tungstênio são geralmente produzidas com tecnologia de metalurgia do pó, já que o método convencional transforma todos os metais em líquidos ou gases voláteis em seu ponto de fusão. O processo de fusão ocorre em vácuo ou atmosfera de argônio para evitar oxidação. Uma mistura de pós metálicos é prensada, sinterizada e derretida. Em alguns casos, apenas o pó de tungstênio é prensado e sinterizado, e então a peça porosa é saturada com um fundido de outro metal. Desta forma são obtidas ligas de tungstênio com prata e cobre. Mesmo pequenas adições do metal mais refratário aumentam a resistência ao calor, a dureza e a resistência à oxidação em ligas com molibdênio, tântalo, cromo e nióbio. As proporções neste caso podem ser absolutamente qualquer coisa dependendo das necessidades da indústria. Ligas mais complexas, dependendo da proporção dos componentes com ferro, cobalto e níquel, possuem as seguintes propriedades:

• não desapareça no ar;
• possuem boa resistência química;
• possuem excelentes propriedades mecânicas: dureza e resistência ao desgaste.

O tungstênio forma compostos bastante complexos com berílio, titânio e alumínio. Eles se distinguem pela resistência à oxidação em altas temperaturas, bem como pela resistência ao calor.

Propriedades das ligas

Na prática, o tungstênio é frequentemente combinado com um grupo de outros metais. Compostos de tungstênio com cromo, cobalto e níquel, que apresentam maior resistência aos ácidos, são utilizados na fabricação de instrumentos cirúrgicos. E ligas especiais resistentes ao calor, além do tungstênio - o metal mais refratário, contêm cromo, níquel, alumínio e níquel. Tungstênio, cobalto e ferro estão entre os melhores tipos de aço magnético.

Os metais mais fusíveis e refratários

Metais de baixo ponto de fusão incluem todos os metais cujo ponto de fusão é inferior ao do estanho (231,9 °C). Os elementos deste grupo são utilizados como revestimentos anticorrosivos, em engenharia elétrica e de rádio, e fazem parte de ligas antifricção. O mercúrio, cujo ponto de fusão é -38,89 °C, é um líquido à temperatura ambiente e é amplamente utilizado em instrumentos científicos, lâmpadas de mercúrio, retificadores, interruptores e produção de cloro. O mercúrio tem o ponto de fusão mais baixo em comparação com outros metais incluídos no grupo dos fusíveis. Os metais refratários incluem todos os metais cujo ponto de fusão é superior ao do ferro (1539 °C). Eles são mais frequentemente usados ​​como aditivos na fabricação de ligas de aço e também podem servir de base para algumas ligas especiais. O tungstênio, que tem ponto de fusão máximo de 3.420 °C, é usado em sua forma pura principalmente em filamentos de lâmpadas elétricas.

Muitas vezes, em palavras cruzadas, são feitas perguntas: qual metal é o mais fusível ou o mais refratário? Agora, sem hesitar, você pode responder: o mais fusível é o mercúrio e o mais refratário é o tungstênio.

Resumidamente sobre hardware

Este metal é denominado material estrutural principal. As peças de ferro são encontradas tanto em uma nave espacial ou submarino, quanto em casa, na cozinha, na forma de talheres e decorações diversas. Este metal tem cor cinza prateado, possui maciez, ductilidade e propriedades magnéticas. O ferro é um elemento muito ativo, forma-se no ar uma película de óxido que impede a continuação da reação. A ferrugem aparece em um ambiente úmido.

Ponto de fusão do ferro

O ferro tem ductilidade, é facilmente forjado e difícil de fundir. Este metal durável é facilmente processado mecanicamente e é utilizado para a fabricação de unidades magnéticas. A boa maleabilidade permite que seja utilizado em decorações decorativas. O ferro é o metal mais refratário? Deve-se notar que seu ponto de fusão é 1539 °C. E, por definição, os metais refratários incluem metais cujo ponto de fusão é superior ao do ferro.

Podemos afirmar com certeza que o ferro não é o metal mais refratário, nem mesmo pertence a esse grupo de elementos. Pertence a materiais de fusão média. Qual é o metal mais refratário? Essa pergunta não o pegará de surpresa agora. Você pode responder com segurança – é tungstênio.

Em vez de uma conclusão

Aproximadamente trinta mil toneladas por ano de tungstênio são produzidas em todo o mundo. Este metal certamente está incluído nos melhores tipos de aço para fabricação de ferramentas. Até 95% de todo o tungstênio produzido é consumido para as necessidades da metalurgia. Para reduzir o custo do processo, utilizam principalmente uma liga mais barata composta por 80% de tungstênio e 20% de ferro. Aproveitando as propriedades do tungstênio, sua liga com cobre e níquel é utilizada para produzir recipientes utilizados para armazenamento de substâncias radioativas. Na radioterapia, a mesma liga é usada para fazer telas, proporcionando proteção confiável.

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Pontos de fusão de diferentes metais na tabela

Cada metal e liga tem seu próprio conjunto único de propriedades físicas e químicas, entre elas o ponto de fusão. O processo em si significa a transição de um corpo de um estado de agregação para outro, neste caso, de um estado sólido cristalino para um estado líquido. Para derreter um metal, é necessário aplicar-lhe calor até atingir a temperatura de fusão. Com ele, ainda pode permanecer no estado sólido, mas com maior exposição e aumento do calor, o metal começa a derreter. Se a temperatura for reduzida, ou seja, parte do calor for removida, o elemento irá endurecer.

Maior ponto de fusão de qualquer metal pertence ao tungstênio: é 3422C o, o mais baixo é para o mercúrio: o elemento já derrete a -39C o. Via de regra, não é possível determinar o valor exato das ligas: pode variar significativamente dependendo da porcentagem dos componentes. Eles geralmente são escritos como um intervalo numérico.

Como isso acontece

A fusão de todos os metais ocorre aproximadamente da mesma maneira - usando aquecimento externo ou interno. O primeiro é realizado em forno térmico, para o segundo é utilizado aquecimento resistivo por passagem de corrente elétrica ou aquecimento por indução em campo eletromagnético de alta frequência. Ambas as opções afetam o metal de forma aproximadamente igual.

À medida que a temperatura aumenta, o amplitude das vibrações térmicas das moléculas, surgem defeitos estruturais na rede, expressos no crescimento de discordâncias, saltos atômicos e outros distúrbios. Isto é acompanhado pela ruptura das ligações interatômicas e requer uma certa quantidade de energia. Ao mesmo tempo, uma camada quase líquida se forma na superfície do corpo. O período de destruição da rede e acúmulo de defeitos é chamado de fusão.

Separação de metais

Dependendo do seu ponto de fusão, os metais são divididos em:

1. Baixo ponto de fusão: não precisam de mais de 600C o. Isso é zinco, chumbo, pendurar, estanho.
2. Fusão média: o ponto de fusão varia de 600C a 1600C. São ouro, cobre, alumínio, magnésio, ferro, níquel e mais da metade de todos os elementos.
3. Refratário: são necessárias temperaturas acima de 1600C para tornar o metal líquido. Estes incluem cromo, tungstênio, molibdênio, titânio.

Dependendo do ponto de fusão aparelho de fusão também é selecionado. Quanto maior o indicador, mais forte deverá ser. Você pode descobrir a temperatura do elemento necessário na tabela.

Outra quantidade importante é o ponto de ebulição. Este é o valor em que se inicia o processo de ebulição dos líquidos, corresponde à temperatura do vapor saturado que se forma acima da superfície plana do líquido em ebulição. Geralmente é quase o dobro do ponto de fusão.

Ambos os valores são geralmente fornecidos com pressão normal. Entre eles eles diretamente proporcional.

1. À medida que a pressão aumenta, a quantidade de fusão aumenta.
2. À medida que a pressão diminui, a quantidade de fusão diminui.

Tabela de metais e ligas de baixo ponto de fusão (até 600C o)

Tabela de metais e ligas de médio ponto de fusão (de 600C o a 1600C o)

Tabela de metais e ligas refratários (acima de 1600C o)

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Metais refratários – lista e escopo

Os metais refratários são conhecidos desde o final do século XIX. Não havia utilidade para eles então. A única indústria onde foram utilizados foi a engenharia elétrica, e mesmo assim em quantidades muito limitadas. Mas tudo mudou drasticamente com o desenvolvimento da aviação supersônica e da tecnologia de foguetes na década de 50 do século passado. A produção exigiu novos materiais que pudessem suportar cargas significativas em temperaturas acima de 1000 ºC.

Lista e características de metais refratários

A refratariedade é caracterizada por um valor aumentado da temperatura de transição do estado sólido para a fase líquida. Metais que fundem a 1875 ºC e acima são classificados como metais refratários. Em ordem crescente de temperatura de fusão, estes incluem os seguintes tipos:

• Vanádio
• Ródio
• Háfnio
• Rutênio
• Tungstênio
• Irídio
• Tântalo
• Molibdênio
• Ósmio
• Rênio
• Nióbio.

A produção moderna em termos de número de depósitos e nível de produção é satisfeita apenas por tungstênio, molibdênio, vanádio e cromo. Rutênio, irídio, ródio e ósmio são bastante raros em condições naturais. Sua produção anual não ultrapassa 1,6 toneladas.

Os metais resistentes ao calor têm as seguintes desvantagens principais:

• Maior fragilidade ao frio. É especialmente pronunciado em tungstênio, molibdênio e cromo. A temperatura de transição de um metal do estado dúctil para o frágil é ligeiramente superior a 100 ºC, o que cria inconvenientes no processamento sob pressão.
• Instabilidade à oxidação. Por isso, em temperaturas acima de 1000 ºC, os metais refratários são utilizados apenas com aplicação preliminar de revestimentos galvânicos em sua superfície. O cromo é o mais resistente aos processos de oxidação, mas como metal refratário possui o ponto de fusão mais baixo.

Os metais refratários mais promissores incluem o nióbio e o molibdênio. Isso se deve à sua prevalência na natureza e, consequentemente, ao baixo custo em comparação com outros elementos deste grupo.

O metal mais refratário encontrado na natureza é o tungstênio. As suas características mecânicas não diminuem a temperaturas ambientes superiores a 1800 ºC. Mas as desvantagens listadas acima, além do aumento da densidade, limitam seu escopo de uso na produção. Por ser um metal puro, é cada vez menos usado. Mas o valor do tungstênio como componente de liga aumenta.

Propriedades físicas e mecânicas

Metais com alto ponto de fusão (refratários) são elementos de transição. De acordo com a tabela periódica, existem 2 tipos:

• Subgrupo 5A – tântalo, vanádio e nióbio.
• Subgrupo 6A – tungstênio, cromo e molibdênio.

O vanádio tem a densidade mais baixa - 6.100 kg/m3, o tungstênio tem a densidade mais alta - 19.300 kg/m3. A gravidade específica dos demais metais está dentro desses valores. Esses metais são caracterizados por baixo coeficiente de expansão linear, elasticidade e condutividade térmica reduzidas.

Esses metais não conduzem bem a eletricidade, mas possuem a qualidade da supercondutividade. A temperatura do regime supercondutor é de 0,05-9 K com base no tipo de metal.

Absolutamente todos os metais refratários são caracterizados por maior ductilidade em condições ambientes. O tungstênio e o molibdênio também se destacam dos demais metais devido à sua maior resistência ao calor.

Resistência à corrosão

Os metais resistentes ao calor são caracterizados por alta resistência à maioria dos tipos de ambientes agressivos. A resistência à corrosão dos elementos dos subgrupos 5A aumenta do vanádio ao tântalo. Por exemplo, a 25 ºC o vanádio se dissolve em água régia, enquanto o nióbio é completamente inerte a este ácido.

Tântalo, vanádio e nióbio são resistentes a metais alcalinos fundidos. Desde que não haja oxigênio em sua composição, o que aumenta significativamente a intensidade da reação química.

Molibdênio, cromo e tungstênio apresentam maior resistência à corrosão. Assim, o ácido nítrico, que dissolve ativamente o vanádio, tem um efeito muito menor sobre o molibdênio. A uma temperatura de 20 ºC esta reação cessa completamente.

Todos os metais refratários entram prontamente em ligações químicas com gases. A absorção de hidrogênio do meio ambiente pelo nióbio ocorre a 250 ºC. Tântalo a 500 ºC. A única forma de interromper estes processos é realizar o recozimento a vácuo a 1000 ºC. Vale a pena notar que o tungstênio, o cromo e o molibdênio são muito menos propensos a interagir com gases.

Conforme mencionado anteriormente, apenas o cromo é resistente à oxidação. Esta propriedade se deve à sua capacidade de formar uma película sólida de óxido de cromo em sua superfície. A dissolução do oxigênio pelo cromo ocorre apenas a 700 C. Para outros metais refratários, os processos de oxidação começam aproximadamente a 550 ºC.

Fragilidade ao frio

A disseminação do uso de metais resistentes ao calor na produção é dificultada por sua tendência crescente à fragilidade pelo frio. Isto significa que quando a temperatura cai abaixo de um certo nível, a fragilidade do metal aumenta acentuadamente. Para o vanádio esta temperatura é de -195 ºC, para o nióbio -120 ºC e para o tungstênio +330 ºC.

A presença de fragilidade ao frio em metais resistentes ao calor se deve ao teor de impurezas em sua composição. O molibdênio de pureza especial (99,995%) retém propriedades plásticas aumentadas até a temperatura do nitrogênio líquido. Mas a introdução de apenas 0,1% de oxigênio muda o ponto de fragilidade a frio para -20 C.

Áreas de uso

Até meados da década de 40, os metais refratários eram utilizados apenas como elementos de liga para melhorar as características mecânicas de ligas de aço não ferrosas à base de cobre e níquel na indústria elétrica. Compostos de molibdênio e tungstênio também foram utilizados na produção de ligas duras.

A revolução técnica associada ao desenvolvimento ativo da aviação, da indústria nuclear e da ciência de foguetes encontrou novas maneiras de usar metais refratários. Aqui está uma lista parcial de novos aplicativos:

• Produção de escudos térmicos para a unidade principal e estruturas de foguetes.
• Material estrutural para aeronaves supersônicas.
• O nióbio serve como material para o painel em favo de mel da espaçonave. E na ciência de foguetes é usado como trocador de calor.
• Componentes de motores termojato e foguete: bicos, saias traseiras, pás de turbina, abas de bicos.
• O vanádio é a base para a fabricação de tubos de paredes finas de elementos combustíveis de reatores de fusão na indústria nuclear.
• O tungstênio é usado como filamento de lâmpadas elétricas.
• O molibdênio é cada vez mais utilizado na produção de eletrodos utilizados para derreter vidro. Além disso, o molibdênio é um metal usado para produzir moldes de injeção.
• Produção de ferramentas para processamento a quente de peças.

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O metal mais refratário da terra

Pessoas curiosas provavelmente estão interessadas na pergunta: qual metal é o mais refratário? Antes de responder, vale entender o próprio conceito de refratariedade. Todos os metais conhecidos pela ciência têm diferentes pontos de fusão devido aos vários graus de estabilidade das ligações entre os átomos na rede cristalina. Quanto mais fraca for a ligação, menor será a temperatura necessária para quebrá-la.

Os metais mais refratários do mundo são usados ​​em sua forma pura ou em ligas para produzir peças que operam sob condições térmicas extremas. Eles podem suportar altas temperaturas com eficácia e prolongar significativamente a vida útil das unidades. Mas a resistência dos metais desse grupo aos efeitos térmicos obriga os metalúrgicos a recorrer a métodos não padronizados de sua produção.

Qual metal é o mais refratário?

O metal mais refratário da Terra foi descoberto em 1781 pelo cientista sueco Carl Wilhelm Scheele. O novo material é chamado de tungstênio. Scheele foi capaz de sintetizar trióxido de tungstênio dissolvendo o minério em ácido nítrico. O metal puro foi isolado dois anos depois pelos químicos espanhóis Fausto Fermin e Juan José de Eluar. O novo elemento não obteve reconhecimento imediato e foi adotado pelos industriais. O fato é que a tecnologia da época não permitia o processamento de uma substância tão refratária, por isso a maioria dos contemporâneos não dava muita importância à descoberta científica.

O tungstênio foi apreciado muito mais tarde. Hoje, suas ligas são utilizadas na produção de peças resistentes ao calor para diversas indústrias. O filamento das lâmpadas domésticas de descarga de gás também é feito de tungstênio. Também é utilizado na indústria aeroespacial para a produção de bicos de foguetes e como eletrodos reutilizáveis ​​​​na soldagem a arco de gás. Além de ser refratário, o tungstênio também possui alta densidade, o que o torna adequado para a fabricação de tacos de golfe de alta qualidade.

Compostos de tungstênio com não metais também são amplamente utilizados na indústria. Assim, o sulfeto é usado como um lubrificante resistente ao calor que pode suportar temperaturas de até 500 graus Celsius, o carboneto é usado para fazer fresas, discos abrasivos e brocas que podem lidar com as substâncias mais duras e suportar altas temperaturas de aquecimento. Consideremos finalmente a produção industrial de tungstênio. O metal mais refratário tem um ponto de fusão de 3.422 graus Celsius.

Como o tungstênio é obtido?

O tungstênio puro não ocorre na natureza. Faz parte das rochas na forma de trióxido, assim como das volframitas de ferro, manganês e cálcio, menos frequentemente cobre ou chumbo. Segundo os cientistas, o conteúdo médio de tungstênio na crosta terrestre é de 1,3 gramas por tonelada. Este é um elemento bastante raro em comparação com outros tipos de metais. O teor de tungstênio no minério após a mineração geralmente não excede 2%. Portanto, as matérias-primas extraídas são enviadas para plantas de processamento, onde a fração mássica do metal é levada a 55-60% por meio de separação magnética ou eletrostática.

O processo de sua produção é dividido em etapas tecnológicas. Na primeira etapa, o trióxido puro é isolado do minério extraído. Para tanto, é utilizado o método de decomposição térmica. Em temperaturas de 500 a 800 graus Celsius, todos os elementos em excesso derretem e o tungstênio refratário na forma de óxido pode ser facilmente coletado do fundido. A saída é matéria-prima com teor de óxido de tungstênio hexavalente de 99%.

O composto resultante é completamente triturado e uma reação de redução é realizada na presença de hidrogênio a uma temperatura de 700 graus Celsius. Isso permite isolar metal puro em forma de pó. Em seguida, é prensado sob alta pressão e sinterizado em ambiente de hidrogênio a temperaturas de 1200-1300 graus Celsius. Em seguida, a massa resultante é enviada para um forno elétrico de fusão, onde, sob a influência da corrente, é aquecida a uma temperatura superior a 3.000 graus. É assim que o tungstênio se transforma em estado fundido.

Para a purificação final de impurezas e obtenção de uma rede estrutural monocristalina, é utilizado o método de fusão por zona. Isso implica que em um determinado momento apenas uma determinada zona da área total do metal é fundida. Movendo-se gradualmente, esta zona redistribui as impurezas, fazendo com que elas se acumulem em um local e possam ser facilmente removidas da estrutura da liga.

O tungstênio acabado chega ao armazém na forma de barras ou lingotes, destinados à posterior produção dos produtos desejados. Para obter ligas de tungstênio, todos os elementos constituintes são triturados e misturados em pó nas proporções necessárias. Em seguida, a sinterização e a fusão são realizadas em forno elétrico.

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Metais refratários são... O que são metais refratários?

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Metal de refração- uma classe de elementos químicos (metais) que possuem um ponto de fusão muito elevado e resistência ao desgaste. A expressão metais refratários é mais frequentemente usada em disciplinas como ciência dos materiais, metalurgia e ciências da engenharia. A definição de metais refratários aplica-se a cada elemento do grupo de forma diferente. Os principais representantes desta classe de elementos são os elementos do quinto período - nióbio e molibdênio; sexto período - tântalo, tungstênio e rênio. Todos eles têm ponto de fusão acima de 2.000 °C, são quimicamente relativamente inertes e possuem densidade aumentada. Graças à metalurgia do pó, eles podem ser utilizados na produção de peças para diversas indústrias.

Definição

A maioria das definições do termo metais refratários os define como metais com altos pontos de fusão. Por esta definição, é necessário que os metais tenham ponto de fusão acima de 2.200 °C. Isto é necessário para a sua definição como metais refratários. Cinco elementos - nióbio, molibdênio, tântalo, tungstênio e rênio estão incluídos nesta lista como os principais, enquanto uma definição mais ampla desses metais nos permite incluir também elementos com ponto de fusão de 2123K (1850 °C) - titânio, vanádio , cromo, zircônio, háfnio, rutênio e ósmio. Os elementos transurânicos (todos os isótopos são instáveis ​​e muito difíceis de encontrar na Terra) nunca serão classificados como metais refratários.

Propriedades

Propriedades físicas

O ponto de fusão desses elementos é o mais alto, excluindo carbono e ósmio. Esta propriedade depende não apenas das suas propriedades, mas também das propriedades das suas ligas. Os metais possuem sistema cúbico, com exceção do rênio, no qual assume a forma de um empacotamento hexagonal fechado. A maioria das propriedades físicas dos elementos deste grupo variam significativamente porque são membros de grupos diferentes.

Resistência à deformação por fluência ( Inglês) é uma propriedade definidora de metais refratários. Em metais comuns, a deformação começa no ponto de fusão do metal e, portanto, a deformação por fluência em ligas de alumínio começa a 200 °C, enquanto em metais refratários começa a 1500 °C. Essa resistência à deformação e alto ponto de fusão permite que metais refratários sejam utilizados, por exemplo, como peças de motores a jato ou no forjamento de diversos materiais.

Propriedades quimicas

Ao ar livre, eles sofrem oxidação. Esta reação diminui devido à formação de uma camada passivada. O óxido de rênio é muito instável porque, quando um fluxo denso de oxigênio passa, seu filme de óxido evapora. Todos eles são relativamente resistentes aos ácidos.

Aplicativo

Metais refratários são usados ​​como fontes de luz, peças, lubrificantes, na indústria nuclear como ARC e como catalisador. Por terem altos pontos de fusão, nunca são usados ​​como material de fundição ao ar livre. Na forma de pó, o material é compactado em fornos de fusão. Os metais refratários podem ser processados ​​em arame, lingote, vergalhão, estanho ou folha metálica.

Tungstênio e suas ligas

O tungstênio foi descoberto em 1781 pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele. O tungstênio tem o ponto de fusão mais alto de todos os metais - 3.422 °C.

Tungstênio.

O rênio é utilizado em ligas com tungstênio em concentrações de até 22%, o que aumenta a refratariedade e a resistência à corrosão. O tório é usado como componente de liga do tungstênio. Isso aumenta a resistência ao desgaste dos materiais. Na metalurgia do pó, os componentes podem ser utilizados para sinterização e posterior aplicação. Para obter ligas pesadas de tungstênio, são utilizados níquel e ferro ou níquel e cobre. O teor de tungstênio nessas ligas é geralmente superior a 90%. A mistura do material de liga com ele é baixa mesmo durante a sinterização.

O tungstênio e suas ligas ainda são usados ​​onde estão presentes altas temperaturas, mas é necessária alta dureza e onde a alta densidade pode ser negligenciada. Filamentos constituídos de tungstênio são utilizados na vida cotidiana e na fabricação de instrumentos. As lâmpadas convertem eletricidade em luz com mais eficiência à medida que a temperatura aumenta. Na soldagem a arco com gás de tungstênio ( Inglês) o equipamento é utilizado continuamente, sem derreter o eletrodo. O alto ponto de fusão do tungstênio permite que ele seja usado em soldagem sem custo. A alta densidade e dureza do tungstênio permitem que ele seja usado em projéteis de artilharia. Seu alto ponto de fusão é utilizado na construção de bicos de foguetes, sendo um exemplo o foguete Polaris. Às vezes encontra sua utilização devido à sua densidade. Por exemplo, é utilizado na produção de tacos de golfe. Nessas peças, o uso não se limita ao tungstênio, pois também pode ser utilizado o ósmio, mais caro.

Ligas de molibdênio

Molibdênio.

As ligas de molibdênio são amplamente utilizadas. A liga mais comumente usada - titânio-zircônio-molibdênio - contém 0,5% de titânio, 0,08% de zircônio e o restante de molibdênio. A liga aumentou a resistência em altas temperaturas. A temperatura operacional da liga é 1060 °C. A alta resistência da liga de tungstênio-molibdênio (Mo 70%, W 30%) a torna um material ideal para fundir peças de zinco, como válvulas.

O molibdênio é usado em relés de palheta de mercúrio porque o mercúrio não forma amálgamas com o molibdênio.

O molibdênio é o metal refratário mais comumente usado. O mais importante é a sua utilização como reforçador de ligas de aço. Utilizado na fabricação de dutos juntamente com aço inoxidável. O alto ponto de fusão, a resistência ao desgaste e o baixo coeficiente de atrito do molibdênio tornam-no um material de liga muito útil. Suas excelentes propriedades de fricção o levam a ser utilizado como lubrificante onde confiabilidade e desempenho são necessários. Utilizado na produção de juntas homocinéticas na indústria automotiva. Grandes depósitos de molibdênio são encontrados na China, EUA, Chile e Canadá.

Ligas de nióbio

A parte escura do bocal Apollo CSM é feita de liga de titânio-nióbio.

O nióbio é quase sempre encontrado junto com o tântalo; O nióbio recebeu o nome de Niobe, filha de Tântalo na mitologia grega. O nióbio tem muitos usos, alguns dos quais compartilha com metais refratários. A sua singularidade reside no facto de poder ser desenvolvido por recozimento para atingir uma vasta gama de propriedades de dureza e elasticidade; seu índice de densidade é o menor comparado a outros metais deste grupo. Pode ser usado em capacitores eletrolíticos e é o metal mais comum em ligas supercondutoras. O nióbio pode ser usado em turbinas a gás de aeronaves, tubos de vácuo e reatores nucleares.

A liga de nióbio C103, que consiste em 89% de nióbio, 10% de háfnio e 1% de titânio, é usada para criar bicos em motores de foguetes líquidos, como o Apollo CSM ( Inglês). A liga utilizada não permite a oxidação do nióbio, pois a reação ocorre a uma temperatura de 400 °C.

Tântalo

O tântalo é o metal mais resistente à corrosão de todos os metais refratários.

Uma propriedade importante do tântalo foi descoberta através do seu uso na medicina - ele é capaz de resistir a um ambiente ácido (do corpo). Às vezes é usado em capacitores eletrolíticos. Usado em capacitores de telefones celulares e computadores.

Ligas de rênio

O rênio é o elemento refratário descoberto mais recentemente de todo o grupo. É encontrado em baixas concentrações nos minérios de outros metais deste grupo - platina ou cobre. Pode ser utilizado como componente de liga com outros metais e confere às ligas boas características - maleabilidade e aumenta a resistência à tração. As ligas de rênio podem ser usadas em componentes eletrônicos, giroscópios e reatores nucleares. Sua aplicação mais importante é como catalisador. Pode ser usado em alquilação, desalquilação, hidrogenação e oxidação. Sua rara presença na natureza o torna o mais caro de todos os metais refratários.

Propriedades gerais de metais refratários

Metais refratários e suas ligas atraem a atenção de pesquisadores devido às suas propriedades incomuns e perspectivas futuras de aplicação.

As propriedades físicas de metais refratários como molibdênio, tântalo e tungstênio, sua dureza e estabilidade em altas temperaturas fazem deles um material utilizado para processamento de metais a quente de materiais tanto no vácuo quanto sem ele. Muitas peças são baseadas em suas propriedades únicas: por exemplo, os filamentos de tungstênio podem suportar temperaturas de até 3.073 K.

No entanto, a sua resistência à oxidação até 500 °C torna esta uma das principais desvantagens deste grupo. O contato com o ar pode afetar significativamente seu desempenho em altas temperaturas. É por isso que são utilizados em materiais nos quais estão isolados do oxigênio (por exemplo, uma lâmpada).

Ligas de metais refratários - molibdênio, tântalo e tungstênio - são usadas em partes das tecnologias nucleares espaciais. Esses componentes foram projetados especificamente para suportar altas temperaturas (1350K a 1900K). Conforme afirmado acima, eles não devem entrar em contato com oxigênio.

Veja também

Notas

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