Матеріал із високою температурою плавлення. Найбільш тугоплавкий метал. Характеристики металів. Найбільш тугоплавкий метал – вольфрам

Як відомо, самий легкоплавкий метал – це ртуть, яку зарахували до металів відразу після підтвердження того, що вона має електропровідність, як у рідкій, так і в твердій формі.

За звання легкоплавкого з металів міг би «поборотися» францій, проте він є рідкісним металом, який до того ж неможливо добре вивчити через його високу радіоактивність. Про легкоплавкий матеріал ми знаємо, а який метал найтугоплавкіший? Таким є вольфрам.

Як було відкрито цей метал?

Найбільш тугоплавкий метал у світі відкрив учений зі Швеції К.В.Шееле (1781р.). Йому вдалося синтезувати триокис вольфраму (саме так і було названо найлегший із металів), розчинивши руду в азотній кислоті. Через кілька років найчистіший метал був отриманий хіміками з Іспанії – Ф.Ферміном та Х.Хосе де Елюаром, які виділили його з вольфраміту. Однак у ті часи дане відкриття не особливо вразило людство, а все тому, що не існувало потрібних технологій обробки отриманого металу.

Де застосовується вольфрам?

Широко використовують з'єднання вольфраму. Їх застосовують у машинобудівній та гірничодобувній промисловостях, для буріння свердловин. З даного металу завдяки його високій міцності та твердості виготовляють деталі двигунів літальних апаратів, нитки розжарювання, артилерійські снаряди, надшвидкісні ротори гіроскопів, кулі тощо. Також вольфрам успішно застосовується як електрод при аргонно-дуговому зварюванні. Не обходяться такі галузі промисловості без сполук вольфраму – текстильна, лакофарбова.

Технологія виробництва

Оскільки «чистий» вольфрам зустріти в природі не можна (він є складовою гірських порід), то необхідна процедура виділення даного металу. Причому вчені оцінюють його у корі Землі так – на 1000 кг породи всього 1,3 грама вольфраму. Можна відзначити, що найтугоплавкіший метал є досить рідкісним елементом, якщо порівняти його з відомими видами металів.

Коли з надр Землі видобувається руда, то кількість вольфраму в ній становить лише до двох відсотків. З цієї причини сировина, що видобувається, йде на збагачувальні заводи, де спеціальними способами масову частку металу призводять до шістдесяти відсотків. При отриманні чистого вольфраму процес ділиться на кілька технологічних етапів. Перший полягає у виділенні чистого триоксиду із видобутої сировини. Для цього використовується термічне розкладання, коли найвища температура плавлення металу становить від 500 до 800 градусів. При цьому температурному режимі зайві елементи піддаються плавленню, та якщо з розплавленої маси збирається оксид вольфраму.

Далі з'єднання, що вийшло, проходить етап ретельного подрібнення, а потім здійснюється відновна реакція. Для цього додається водень і використовується температура 700 градусів. В результаті виходить чистий метал, що має порошкоподібний вигляд. Потім йде процес спресування порошку, для чого застосовують високий тиск, і спікання в середовищі водню, де температурний режим становить 1200-1300 градусів.

Масу, що вийшла, відправляють у спеціальну піч для плавлення, де маса нагрівається електричним струмом до позначки більше 3000 градусів. Тобто вольфрам виходить рідким після плавлення. Потім маса очищається від домішок і створюється монокристалічна решітка. Для цього використовують спосіб зонної плавки – його суть полягає в тому, що розплавленою на деякому проміжку часу є лише частина металу. Цей метод дозволяє здійснювати процес перерозподілу домішок, які накопичуються на одній ділянці, звідки їх легко вилучити із загальної структури сплаву. Необхідний вольфрам має вигляд злитків, які застосовуються для необхідних видів продукції різних галузях діяльності.

Метал вольфрам

Найбільш тугоплавкий метал – вольфрам (wolframium), був отриманий у 1783 році. Іспанські хіміки брати д'Елуяр виділили його з мінералу вольфраміту та відновили вуглецем. В даний час сировиною для отримання вольфраму є вольфрамітові та шеєлітові концентрати - WO3. Порошок вольфраму одержують в електричних печах за температури 700-850 °С. Сам метал виготовляється з порошку методом пресування у сталевих формах під тиском та подальшою термічною обробкою заготовок. Заключний момент - нагрівання приблизно до 3000 ° С відбувається шляхом пропускання електричного струму.

Промислове застосування

Вольфрам довго не знаходив промислового застосування. Лише у ХІХ столітті почали вивчати вплив вольфраму на властивості стали іншої природи. На початку ХХ століття вольфрам почали застосовувати в електричних лампочках: нитка, виготовлена ​​з нього, розжарюється до 2200 °С. В цій якості вольфрам незамінний і в наш час.

Також вольфрамові сталі йдуть у оборонну промисловість - виготовлення танкової броні, торпед і снарядів, найтонших деталей літальних апаратів тощо. Інструмент, виготовлений з вольфрамової сталі, витримує найінтенсивніші процеси металообробки.

Від решти своїх побратимів-металів вольфрам відрізняється особливою тугоплавкістю, важкістю та твердістю. Чистий вольфрам плавиться при 3380 ° С, а кипить лише при 5900 ° С, що збігається з температурою поверхні Сонця.

З одного кілограма вольфраму можна виготовити дріт завдовжки 3,5 км. Цієї довжини достатньо, щоб виготовити ниток розжарювання для 23 000 60-ватних лампочок.

Досі немає єдиної думки про те, які метали вважати тугоплавкими. Найбільш часто до тугоплавких умовно відносять метали, які плавляться при температурах вище за точку плавлення заліза (1536°С). З усіх тугоплавких металів у чистому вигляді та у вигляді основи сплавів масове застосування в техніці знайшли титан, цирконій, молібден, вольфрам та значно меншою мірою ніобій, тантал, ванадій.

Донедавна тугоплавкі метали отримували методами порошкової металургії та застосовували в основному для легування сталей та деяких сплавів. У зв'язку з тим, що для задоволення зростаючих потреб авіації та ракетної техніки необхідні все більш жароміцні матеріали, тугоплавкі метали та сплави на їх основі все ширше застосовуються як жароміцні конструкційні матеріали. В цьому випадку до них пред'являються підвищені вимоги по чистоті, так як тугоплавкі метали, забруднені домішками, особливо газовими, крихкі та погано піддаються обробці тиском та зварюванню.

Титан та його сплави

Титан – елемент 4-ї групи періодичної системи Д. І. Менделєєва – є перехідним металом. Він відрізняється порівняно малою густиною (4,51 г/см 3). За питомою міцністю титанові сплави перевершують леговані сталі та високоміцні алюмінієві сплави, що робить їх незамінними конструкційними матеріалами для авіації та ракетної техніки. Основний недолік титану та його сплавів як конструкційного матеріалу – невеликий модуль пружності (див. § 5), приблизно вдвічі менший, ніж у заліза та його сплавів. Титан плавиться при 1670 ° С, у твердому стані має дві алотропічні модифікації. Низькотемпературна α-модифікація, існуюча до 882°С, має гексагональні щільноупаковані грати. Високотемпературна β-модифікація має об'ємноцентровану кубічну решітку. Титан відрізняється високою корозійною стійкістю в прісній та морській воді та в різних агресивних середовищах. Ця властивість пояснюється утворенням захисної окисної плівки на поверхні, тому титан особливо стійкий у тих середовищах, які не руйнують окисну плівку або сприяють її утворенню (у розведеній сірчаній кислоті, царській горілці, азотній кислоті).

На повітрі при температурі до 500°С титан практично стійкий. Вище 500 ° С він активно взаємодіє з атмосферними газами (киснем, азотом), а також з воднем, окисом вуглецю, водяною парою. Азот та кисень, розчиняючись у титані у значних кількостях, знижують його пластичні властивості. Вуглець при вмісті більше 0,1 - 0,2%, відкладаючись у вигляді карбіду титану по межах зерен, також сильно знижує пластичність титану. Особливо шкідливою домішкою є водень, який при вмісті в тисячних частках відсотка призводить до появи дуже тендітних гідридів і цим викликає холодноломкость титану. Всі ці домішки погіршують корозійну стійкість і зварюваність титану. Через сильну реакційну здатність титан і його сплави плавлять у вакуумних дугових електричних печах у мідних водоохолоджуваних кристалізаторах.

Вплив легуючих елементів, що вводяться в титан, доцільно оцінити їх вплив на температуру поліморфного перетворення. Велика група металів збільшує сферу існування β-фази і робить її стійкою аж до кімнатної температури. До таких елементів, які називаються β-стабілізаторами, належать перехідні метали V, Сr, Mn, Mo, Nb, Fe. Інші елементи є активними β-стабілізаторами, що розширюють сферу існування α-модифікації титану. До них відносяться А1, Про, N, З. Відомі також нейтральні елементи (Sn, Zr, Hf), які практично не впливають на температуру поліморфного перетворення.

Таким чином, при легуванні титану одним або більше елементами при кімнатній температурі можна отримати різну структуру, що складається з -, +- або -фази. Саме на ці три групи і поділяються на всі сучасні сплави титану.

Багато титанові метали легують алюмінієм. Це пояснюється тим, що алюміній ефективно зміцнює як -, так і -фазу при збереженні задовільної пластичності, підвищує жароміцність сплавів, знижує схильність до водневої крихкості.

Типовим деформованим титановим -сплавом є подвійний сплав BT5, що містить 5% А1. Механічні властивості цього сплаву при кімнатній температурі: у = 750÷950 МПа, δ = 12÷25%. Для підвищення опору повзучості подвійні сплави титан – алюміній легують нейтральними зміцнювачами – оловом та цирконієм. Такими сплавами є BT5-1, що містить 5% А1 і 2,5% Sn, і сплав BT20, вміст 6,5% А1, 2% Zr та невеликі добавки (по 1%) молібдену та ванадію. При кімнатній температурі перший сплав має у = 850÷950 МПа, другий - у = 950÷1000 МПа. Сплави цього класу відрізняються підвищеною жароміцністю. Вони не зміцнюються термообробкою і можуть працювати при температурі до 450 - 500°С. Більшість -титанових сплавів застосовують у відпаленому стані, температура відпалу 700 - 850°С.

Найбільш численний і найбільш практичне застосування, що має, є група α+β-деформованих сплавів. До цієї групи належать сплави, леговані алюмінієм та β-стабілізаторами. Ці сплави мають гарний комплекс міцності і пластичних властивостей і можуть працювати при температурах до 350 - 400°С. Змінюючи відносну кількість α- та β-фаз, можна отримати сплави з більшим діапазоном властивостей. Крім того, α+β-сплави термічно зміцнюються, що також дозволяє суттєво змінювати їх властивості. Типовими α+β-сплавами є сплави BT6 (6% А1; 4% V) та BT14 (4% А1; 3% Mo; 1% V). Сплав ВТ14 – один із найбільш міцних титанових сплавів. Так, після гарту з 860 - 880 ° С межа міцності цього сплаву дорівнює 950 МПа, а після старіння при 480 - 550 ° С протягом 12 - 16 год він підвищується до 1200 - 1300 МПа при збереженні високих пластичних властивостей. Вироби з цих сплавів застосовують у відпаленому і термічно зміцненому стані, можуть працювати при температурах до 350 - 400°С. З β-сплавів найбільш широко використовується сплав ВТ15 (3 - 4% А1; 7 - 8% Мо; 10 - 11% Сr), який після загартування та старіння має межу міцності 1300 - 1500МПа при подовженні близько 6%. Однак, через невисоку стабільність пересиченої β-фази цей сплав може працювати при температурах до 350°С.

Ливарні титанові сплави характеризуються високою рідиною і дають щільні виливки, проте в порівнянні з деформованими сплавами мають меншу міцність і пластичність. Найбільш широко використовуваний сплав ВТ5Л, що містить 5% А1 має в = 700÷900 МПа, δ = 6÷13%. Сплав призначений для отримання фасонних виливків, які тривало працюють при температурах до 400°С. Додаткове легування сплаву ВТ5Л хромом і молібденом (сплав ВТ3-11) призводить до підвищення міцності (σ = 1050 МПа) і жароміцності (до 450°С), але до зниження пластичності і рідини.

Титанові сплави застосовуються головним чином авіації, ракетобудуванні, суднобудуванні, хімічному машинобудуванні.

Цирконій та його сплави

Цирконій має температуру плавлення 1855°З щільність при кімнатній температурі 6,49 г/см 3 . Подібно до титану, він існує у двох модифікаціях. Низькотемпературна α-модифікація, стійка до 865°С, має гексагональну щільноупаковану решітку. Високотемпературна β-модифікація має об'ємноцентровані кубічні грати.

Цирконій стійок у розчинах кислот і лугів, у воді та водяній парі; активно взаємодіє з газами: з киснем вище 150 - 200 ° С, воднем в інтервалі температур 300 - 1000 ° С, азотом і вуглекислим газом вище 450 ° С з утворенням оксидів, нітридів, гідридів, карбідів. Завдяки цій здатності цирконій широко використовується як геттер - газопоглинальний матеріал. Забруднення чистого цирконію домішками впровадження, які утворюють, крім зазначених сполук, тверді розчини в цирконії, призводить до зниження пластичності та корозійної стійкості металу. У зв'язку з високою хімічною активністю цирконію процеси його одержання та обробки проводять у вакуумі або у захисній атмосфері.

Іншою відмінністю цирконію є мале поперечний переріз захоплення теплових нейтронів і висока стійкість за умов ядерного опромінення. Ці якості у поєднанні зі стійкістю у воді та в перегрітій парі до 300 - 350°С роблять цирконій одним з основних конструкційних матеріалів атомних водоохолоджуваних реакторів. Однак чистий цирконій має порівняно невисокі механічні властивості: в = 200÷400 МПа, δ = 30÷20%, НВ (70 - 90). Тому як конструкційні матеріали застосовують сплави цирконію. Цирконій легують невеликими добавками (до 1 – 2%) олова, заліза, нікелю, хрому, молібдену, ніобію. Ці легуючі елементи, зміцнюючи цирконій, збільшують його корозійну стійкість. Крім того, вони мають порівняно малий переріз захоплення теплових нейтронів, що важливо при роботі під ядерним опроміненням.

Ніобій підвищує корозійну стійкість цирконію у воді та перегрітій парі. Подвійні сплави Zr-1% Nb та Zr - 2,5% Nb широко застосовують для виготовлення оболонок тепловиділяючих елементів (твелів) у водоохолоджуваних реакторах, де як паливо використовується тверде паливо. Невеликі добавки олова пригнічують шкідливий вплив домішок застосування, особливо азоту, на корозійну стійкість цирконію. Ще більший ефект досягається при комплексному легуванні оловом, залізом, хромом, нікелем. В даний час у промисловому масштабі застосовують сплави типу циркалою-2 (1,2 - 1,7% Sn; 0,07 - 0,2% Fe; 0,05 - 0,15% Сr; 0,03 - 0,08 % Ni), а також сплав одружить-0,5, легований оловом, залізом, ніобієм, нікелем при сумарному вмісті 0,5%. За механічними властивостями сплави типу циркалою-2 (σ = 480÷500 МПа, δ = 30%) наближаються до нержавіючих сталей, сплав одружить має меншу міцність (σ = 300 МПа, δ = 35%).

За допомогою термообробки (загартування, відпустки, відпалу) можна змінювати механічні властивості цирконієвих сплавів, проте зазвичай їх піддають тільки відпалу в α-області (800 - 850 ° С) для зняття напруги. Це викликано тим, що загартування та відпустка, як правило, призводять до зниження основної експлуатаційної характеристики цирконієвих сплавів - корозійної стійкості через утворення метастабільних фаз.

Вольфрам та його сплави

Вольфрам – найтугоплавкіший метал. Його температура плавлення становить 3400°С. Щільність вольфраму при кімнатній температурі 19,3 г/м 3 кристалічні грати кубічні об'ємноцентровані. Основна маса цього металу витрачається на легування сталей та отримання про твердих сплавів. Як самостійний матеріал вольфрам застосовують в електровакуумній та електротехнічній промисловості. З нього виготовляють нитки ламп розжарювання, деталі радіоламп, нагрівачі, різні деталі вакуумних печей і т.д. год). Основний недолік вольфраму технічної чистоти - крихкість при кімнатній температурі, викликана забрудненням домішками впровадження, насамперед киснем та вуглецем. Межа міцності такого металу за кімнатної температури становить 500 - 1400 МПа при практично нульовому подовженні. Вольфрам технічної чистоти стає пластичним за температури вище 300 - 400°С. Ця температура називається порогом крихкості. Рекристалізований вольфрам (температура рекристалізації 1400 - 1500°С) ще крихкий, його поріг крихкості 450 - 500°С. Це спричинено переміщенням домішок впровадження до кордонів зерен та утворенням крихких прошарків. Глибоким очищенням вольфраму поріг хруп, кістки можна знизити до мінусових температур.

В електровакуумній промисловості, крім технічно чистого вольфраму марки ВЧ, використовують спеціальні сорти з присадками оксидів - А1 2 O 3 SiO 2 K 2 O (марка BA). Дрібнодисперсні частинки цих присадок, розташовуючись по межах зерен вольфраму, підвищують температуру його рекристалізації. Тому вироби з такого металу виявляються здатними під час нагрівання зберігати форму і не провисати. Торований вольфрам (з 1 - 2% ТhO 2) має високу жароміцність, а також високі та стійкі термоемісійні властивості, проте через небезпеку для здоров'я людей (радіоактивність) останнім часом його успішно замінюють вольфрамом з присадками окису лантану (ПЛ) та окису. ітрію (ВІ). Вироби з плавленого вольфраму та його сплавів знаходять поки обмежене застосування, головним чином нової техніки.

При легуванні вольфраму прагнуть підвищити його міцність, жароміцність, знизити крихкість та покращити технологічність. Розроблено однофазні сплави вольфраму з ніобієм (до 2% Nb), з молібденом (до 15% Мо), з ренієм (до 30% Re). Особливо ефективний вплив на властивості вольфраму надає реній. Сплав з 27% Re пластичний при кімнатній температурі і має в литому стані σ = 1400 МПа і δ = 15%. Однак можливості використання цих сплавів обмежені дефіцитністю ренію.

Перспективними є також гетерофазні сплави вольфраму, зміцнені дисперсними частинками карбідів. Введення невеликих добавок танталу (до 0,2 - 0,4%) та вуглецю (до 0,1%) викликає підвищення міцності та пластичності. Сплави вольфраму при температурах до 1600 - 1900°С більш жароміцні, ніж вольфрам, проте вище за ці температури вони втрачають свою перевагу по жароміцності.

Молібден та його сплави

Молібден має об'ємноцентровані кубічні грати. Його температура плавлення становить 2620°С. Молібден менш тендітний у порівнянні з вольфрамом. Температурний поріг його крихкості залежно від чистоти лежить у межах 70-300°С. Крихкість молібдену також викликана скупченням біля меж зерен домішок застосування або фаз застосування. При нагріванні молібден сильно окислюється, а за температури вище 680 - 700°З його оксиди виганяються. Основну масу молібдену витрачають на легування сталей. Як самостійний матеріал молібден використовують у вигляді дроту, прутків, стрічки, листів, що виготовляються із заготовок-штабиків, які одержують методом порошкової металургії. У такому вигляді його застосовують в електронних вакуумних приладах (аноди, сітки, опори) як нагрівальні елементи і екрани вакуумних печей. Межа міцності молібдену різної чистоти за кімнатної температури становить 450 - 800 МПа при подовженні 25 - 1%. Оскільки щільність молібдену (10,2 г/см 3) майже вдвічі нижча за щільність вольфраму, то за питомою міцністю при температурах до 1300 - 1400°С молібден перевершує вольфрам та його сплави.

Останнім часом все більше застосування отримує більш чистий молібден, підданий дугового вакуумного або електроннопроменеві переплаву, а також сплави молібдену. Легування молібдену деякими елементами призводить до його зміцнення та підвищення пластичності. Особливо ефективний вплив на молібден, так само як і на вольфрам, має реній, який утворює з ним широку область твердих розчинів. Реній суттєво зміцнює молібден, водночас зменшує його чутливість до домішок застосування та холодноломкості, підвищує температуру рекристалізації. Легування молібдену невеликою кількістю титану та цирконію (до 1%) призводить до значного його зміцнення при кімнатній та підвищеній температурах. Ці легуючі елементи утворюють із вуглецем, завжди присутнім у молібдені, дисперсні частинки карбідів.

Ніобій, тантал, ванадій та їх сплави

Ніобій має о. ц. к. ґратами, має температуру плавлення 2470°С, щільність 8,57 г/см 3 . На відміну від вольфраму та молібдену ніобій здатний у досить значних кількостях розчиняти кисень, азот, вуглець. Тому він і його сплави мають істотно більш високу пластичність, не охрупчиваются при рекристалізації, здатні добре зварюватися. Розроблено сплави ніобію типу твердих розчинів із вольфрамом (до 15%) та молібденом (до 5%). Створено також сплави з добавками цирконію (до 1%) та вуглецю (до 0,1%), у яких зміцнення досягається внаслідок виникнення виділень карбідів цирконію. Сплави призначені до роботи при 900 - 1200°С. Значні кількості ніобію витрачають для легування сталей.

Тантал має о. ц. к. ґратами, плавиться при 3996°З щільність його 16,6 г/см 3 . Цей метал відрізняється високою пластичністю та хімічною стійкістю в агресивних середовищах. Стійкість пояснюється утворенням щільної та міцної окисної плівки. Тантал використовують у вигляді порошку виготовлення анодів електролітичних конденсаторів методами порошкової металургії. При цьому головне значення мають високі діелектричні властивості окисної плівки, що створюється спеціально на внутрішній поверхні пористих анодів. З танталу виготовляють стрічку, прутки, дріт, труби для деталей електровакуумних приладів та хімічної апаратури.

Ванадій має точку плавлення 1900°С, має о. ц. к. ґратами, його густина 6,1 г/см 3 . Основна кількість ванадію витрачається для легування сталей. Чистий ванадій та сплави на його основі поки не знайшли широкого промислового застосування.

Тверді сплави

Твердими сплавами називаються металеві матеріали, що складаються з карбіду вольфраму та невеликої кількості кобальту (2 – 20%). Вироби із твердих сплавів отримують лише методом порошкової металургії. Спочатку виготовляють пресування із суміші порошків карбіду вольфраму та кобальту. Потім їх спікають при 1350 – 1480°С. Приблизно при 1200°З суміші порошків з'являється рідина евтектичного складу (65 - 70% З, 35 - 30% WC). Таким чином, спікання відбувається в присутності великої кількості рідкої фази При охолодженні після спікання рідина твердне і з неї виділяються карбід вольфраму, який приєднується до зернів, що не розплавилися, і кобальт, який утворює прошарки між зернами карбіду вольфраму і забезпечує механічну проч. Розмір частинок карбіду вольфраму у готовому твердому сплаві зазвичай 1 - 2 мкм. Головне призначення твердих сплавів - металорізальний та буровий інструмент. Ребрами, фрезами, свердлами з твердих сплавів можна обробляти сталі, чавуни, кольорові сплави за таких режимів, коли розігрів ріжучої кромки сягає 1000°З вище. Буровий твердосплавний інструмент (долота, шарошки) служить у кілька разів довше, ніж сталевий. З твердих сплавів виготовляють інструмент для обробки металів тиском - волоки, штампи, матриці.

Крім твердих сплавів на основі карбіду вольфраму, існують тверді сплави на основі подвійного карбіду вольфраму та титану, а також потрійного карбіду вольфраму, титану та танталу.

Тверді сплави на основі складних карбідів мають більш високу стійкість при обробці сталей.

Вольфрамкобальтові тверді сплави позначаються BK2, BK6, BK15 і т. д. Остання цифра відповідає процентному вмісту кобальту. Тверді сплави на основі карбідів вольфраму та титану позначаються T15K6, T30K4 і т. п. Цифра після букви Т показує вміст карбіду титану, цифра після букви К - вміст кобальту. Для сплавів на основі потрійного карбіду прийнято позначення ТТ7К12 тощо. Цифра після букв ТТ відповідає сумарному вмісту карбідів титану та танталу. Тверді сплави характеризуються міцністю на вигин та твердістю за Роквеллом. Межа міцності при згинанні становить 1000 - 2000 МПа, а твердість HRC (85 - 90). Більшу міцність і меншу твердість мають сплави з підвищеним вмістом кобальту.

Близькі до твердих сплавів за структурою та характером використання наплавні сплави на основі литого карбіду вольфраму так званого реліту. Отриманий плавкою у графітовому тиглі карбід вольфраму дроблять до частинок не більше 0,6 мм і потім наносять на робочі поверхні гірничорудного обладнання шляхом оплавлення. Структура поверхневого шару складається з зерен реліту, що не розплавилися, в оплавленій сталевій основі.

Майже всі метали за нормальних умов є твердими речовинами. Але за певних температур вони можуть змінювати свій агрегатний стан і ставати рідкими. Давайте дізнаємось, яка температура плавлення металу найвища? Яка найнижча?

Температура плавлення металів

Більшість елементів періодичної таблиці належить до металів. В даний час їх налічується приблизно 96. Всім їм необхідні різні умови, щоб перетворитися на рідину.

Поріг нагрівання твердих кристалічних речовин, перевищивши який вони стають рідкими, називається температурою плавлення. У металів вона коливається не більше кількох тисяч градусів. Багато хто з них переходить у рідину при відносно великому нагріванні. Завдяки цьому вони є найпоширенішим матеріалом для виробництва каструль, сковорідок та інших кухонних приладів.

Середні температури плавлення мають срібло (962 ° С), алюміній (660,32 ° С), золото (1064,18 ° С), нікель (1455 ° С), платина (1772 ° С) і т.д. Виділяють також групу тугоплавких та легкоплавких металів. Першим, щоб перетворитись на рідину, потрібно більше 2000 градусів Цельсія, другим – менше 500 градусів.

До легкоплавких металів зазвичай відносять олово (232 ° C), цинк (419 ° C), свинець (327 ° C). Однак у деяких із них температури можуть бути ще нижчими. Наприклад, францій та галій плавляться вже в руці, а цезій можна гріти тільки в ампулі, адже від кисню він спалахує.

Найнижчі та найвищі температури плавлення металів представлені в таблиці:

Вольфрам

Найвища температура плавлення – у металу вольфраму. Вище за цим показником стоїть лише неметал вуглець. Вольфрам є світло-сіра блискуча речовина, дуже щільна і важка. Він кипить при 5555 ° C, що майже дорівнює температурі фотосфери Сонця.

За кімнатних умов він слабо реагує з киснем і не зазнає корозії. Незважаючи на свою тугоплавкість, він досить пластичний і піддається куванню вже при нагріванні до 1600 °C. Ці властивості вольфраму використовують для ниток розжарювання в лампах та кінескопах електродів для зварювання. Більшу частину видобутого металу сплавляють зі сталлю, щоб підвищити її міцність та твердість.

Широке застосування вольфрам має у військовій сфері та техніці. Він незамінний для виготовлення боєприпасів, броні, двигунів та найважливіших частин військового транспорту та літаків. З нього також виготовляють хірургічні інструменти, ящики для зберігання радіоактивних речовин.

Ртуть

Ртуть – єдиний метал, температура плавлення якого має мінусове значення. До того ж це один із двох хімічних елементів, прості речовини яких за нормальних умов, існують у вигляді рідин. Цікаво, що кипить метал при нагріванні до 356,73 °C, а це набагато вище за температуру його плавлення.

Має сріблясто-білий колір та яскраво виражений блиск. Вона випаровується вже за кімнатних умов, конденсуючись у невеликі кульки. Метал дуже токсичний. Він здатний накопичується у внутрішніх органах людини, викликаючи хвороби головного мозку, селезінки, нирок та печінки.

Ртуть – один із семи перших металів, про які дізналася людина. У середні віки вона вважалася головним алхімічним елементом. Незважаючи на отруйність, колись її застосовували у медицині у складі зубних пломб, а також як ліки від сифілісу. Наразі ртуть майже повністю виключили з медичних препаратів, але широко використовують її у вимірювальних приладах (барометрах, манометрах) для виготовлення ламп, перемикачів, дверних дзвінків.

Сплави

Щоб змінити властивості того чи іншого металу його сплавляють з іншими речовинами. Так, він може не тільки набути великої щільності, міцності, але й знизити або підвищити температуру плавлення.

Сплав може складатися з двох або більше хімічних елементів, але хоча один з них повинен бути металом. Такі «суміші» дуже часто використовують у промисловості, адже вони дозволяють отримати саме ті якості матеріалів, які потрібні.

Температура плавлення металів та сплавів залежить від чистоти перших, а також від пропорцій та складу других. Для отримання легкоплавких сплавів найчастіше використовують свинець, ртуть, талій, олово, кадмій, індій. Ті, у складі яких знаходиться ртуть, називаються амальгамами. З'єднання натрію, калію та цезію у співвідношенні 12%/47%/41% стає рідиною вже при мінус 78°C, амальгама ртуті та талію – при мінус 61°C. Найбільш тугоплавким матеріалом є сплав танталу та карбідів гафнію у пропорціях 1:1 з температурою плавлення 4115 °C.

www.syl.ru

Найбільш тугоплавкий метал. Характеристика металів

Метали – це найпоширеніший матеріал (поряд із пластмасами та склом), який застосовується людьми з давніх часів. Вже тоді людині була відома характеристика металів, вона з вигодою використала всі їхні властивості для створення прекрасних творів мистецтва, посуду, предметів побуту, споруд.

Однією з основних характеристик при розгляді цих речовин є їх твердість та тугоплавкість. Саме ці якості дозволяють визначати область використання того чи іншого металу. Тому розглянемо всі фізичні властивості та особливу увагу приділимо питанням плавкості.

Фізичні властивості металів

Характеристика металів за фізичними властивостями може бути виражена у вигляді чотирьох основних пунктів.

1. Металевий блиск – усі мають приблизно однаковий сріблясто-білий гарний характерний блиск, крім міді та золота. Вони мають червонуватий та жовтий відлив відповідно. Кальцій – сріблясто-блакитний.
2. Агрегатний стан – всі тверді за звичайних умов, крім ртуті, що у вигляді рідини.
3. Електро- та теплопровідність – характерна для всіх металів, проте виражена різною мірою.
4. Ковкість і пластичність - також загальний для всіх металів параметр, який здатний змінюватись в залежності від конкретного представника.
5. Температура плавлення та кипіння – визначає, який метал тугоплавкий, а який легкоплавкий. Цей параметр є різним для всіх елементів.

Всі фізичні властивості пояснюються особливою будовою металевої кристалічної решітки. Її просторовим розташуванням, формою та міцністю.

Легкоплавкі та тугоплавкі метали

Даний параметр є дуже важливим, коли мова заходить про сфери застосування речовин, що розглядаються. Тугоплавкі метали та сплави – це основа машино- та кораблебудування, виплавки та лиття багатьох важливих виробів, отримання якісного робочого інструменту. Тому знання температур плавлення та кипіння грає основну роль.

Характеризуючи метали за міцністю, можна розділити їх на тверді та тендітні. Якщо ж говорити про тугоплавкість, то тут виділяють дві основні групи:

1. Легкоплавкі – це такі, які здатні змінювати агрегатний стан при температурах нижче 1000 о С. Прикладами можуть бути: олово, свинець, ртуть, натрій, цезій, марганець, цинк, алюміній та інші.
2. Тугоплавкими вважаються ті, чия температура плавлення вище за зазначену величину. Їх не так багато, а на практиці застосовується набагато менше.

Таблиця металів, що мають температуру плавлення понад 1000 про З, представлена ​​нижче. Саме в ній і розташовуються найтугоплавкіші представники.

Назва металу	Температура плавлення, про С	Температура кипіння, про С
Золото, Au	1064.18	2856
Берилій, Ве	1287	2471
Кобальт, Со	1495	2927
Хром, Cr	1907	2671
Мідь, Cu	1084,62	2562
Залізо, Fe	1538	2861
Гафній, Hf	2233	4603
Іридій, Ir	2446	4428
Марганець, Mn	1246	2061
Молібден, Мо	2623	4639
Ніобій, Nb	2477	4744
Нікель, Ni	1455	2913
Паладій, Pd	1554,9	2963
Платина, Pt	1768.4	3825
Реній, Re	3186	5596
Родій, Rh	1964	3695
Рутеній, Ru	2334	4150
Тантал, Та	3017	5458
Технецій, Тс	2157	4265
Торій, Th	1750	4788
Титан, Ti	1668	3287
Ванадій, V	1910	3407
Вольфрам, W	3422	5555
Цирконій, Zr	1855	4409

Ця таблиця металів включає у собі всіх представників, чия температура плавлення вище 1000 про З. Проте практично багато з них не застосовуються з різних причин. Наприклад, через економічну вигоду або внаслідок радіоактивності, занадто високого ступеня крихкості, схильності до корозійного впливу.

Також з даних таблиці очевидно, що найтугоплавкіший метал у світі – це вольфрам. Найменший показник у золота. Працюючи з металами важливе значення має м'якість. Тому багато хто з зазначених вище також не використовуються в технічних цілях.

Найбільш тугоплавкий метал – вольфрам

У періодичній системі знаходиться під порядковим номером 74. Назву отримав на прізвище відомого фізика Стівена Вольфрама. За звичайних умов є твердий тугоплавкий метал сріблясто-білого кольору. Має яскраво виражений металевий блиск. Хімічно практично інертний, реакції вступає неохоче.

У природі міститься у вигляді мінералів:

• вольфраміт;
• шеєліт;
• гюбнеріт;
• ферберіт.

Вченими було доведено, що вольфрам – найбільш тугоплавкий метал із усіх існуючих. Однак існують припущення, що сиборгій теоретично здатний побити рекорд цього металу. Але він є радіоактивним елементом із дуже коротким періодом існування. Тому довести це поки що неможливо.

При певній температурі (понад 1500 про З) вольфрам стає ковким та пластичним. Тому можливе виготовлення тонкого дроту на його основі. Ця властивість використовується для виготовлення ниток розжарювання у звичайних побутових електричних лампочках.

Як найбільш тугоплавкий метал, що витримує температури більше 3400 про С, вольфрам застосовується в наступних галузях техніки:

• як електрод при аргонному зварюванні;
• для отримання кислотостійких, зносостійких та жаростійких сплавів;
• як нагрівальний елемент;
• у вакуумних трубках як нитка розжарювання та інше.

Крім металевого вольфраму, широко застосовуються в техніці, науці та електроніці його з'єднання. Як найтугоплавкіший метал у світі він і з'єднання формує з дуже високоякісними характеристиками: міцні, стійкі практично до всіх видів хімічного впливу, корозії, що не піддаються, витримують низькі і високі температури (переможе, сульфід вольфраму, його монокристали та інші речовини).

Ніобій та його сплави

Nb, або ніобій, – за звичайних умов сріблясто-білий блискучий метал. Він також є тугоплавким, оскільки температура переходу в рідкий стан для нього становить 2477 про С. Саме ця якість, а також поєднання низької хімічної активності та надпровідності дозволяє ніобію ставати все більш популярним у практичній діяльності з кожним роком. Сьогодні цей метал використовується у таких галузях, як:

• ракетобудування;
• авіаційна та космічна промисловість;
• атомна енергетика;
• хімічне апаратобудування;
• радіотехніка.

Цей метал зберігає свої фізичні властивості навіть за дуже низьких температур. Вироби на його основі відрізняються корозійною стійкістю, жаростійкістю, міцністю, відмінною провідністю.

Цей метал додають до алюмінієвих матеріалів підвищення хімічної стійкості. З нього виготовляють катоди та аноди, їм легують кольорові сплави. Навіть монети у деяких країнах роблять із вмістом ніобію.

Тантал

Метал, у вільному вигляді та за звичайних умов покритий оксидною плівкою. Має набір фізичних властивостей, які дозволяють йому бути поширеним і дуже важливим для людини. Його основні характеристики такі:

1. При температурі понад 1000 про стає надпровідником.
2. Це найбільш тугоплавкий метал після вольфраму та ренію. Температура плавлення становить 3017 о С.
3. Чудово поглинає гази.
4. З ним легко працювати, так як він прокочується в пласти, фольгу і дріт без особливих труднощів.
5. Має хорошу твердість і не тендітний, зберігає пластичність.
6. Дуже стійкий до дії хімічних агентів (не розчиняється навіть у царській горілці).

Завдяки таким характеристикам зумів завоювати популярність як основа для багатьох жароміцних та кислотостійких, антикорозійних сплавів. Його численні сполуки знаходять застосування у ядерній фізиці, електроніці, приладах обчислювального плану. Використовуються як надпровідники. Раніше тантал використовувався як елемент лампи розжарювання. Нині його місце зайняв вольфрам.

Хром та його сплави

Один з найтвердіших металів, у природному вигляді блакитно-білого забарвлення. Його температура плавлення нижче, ніж у розглянутих досі елементів, і становить 1907 про С. Однак він все одно використовується в техніці та промисловості повсюдно, оскільки добре піддається механічним впливам, обробляється та формується.

Особливо цінний хром як напилювач. Його наносять на вироби для надання їм гарного блиску, захисту від корозії та підвищення зносостійкості. Процес називається хромуванням.

Сплави хрому дуже популярні. Адже навіть невелика кількість цього металу у сплаві значно збільшує твердість та стійкість останнього до впливів.

Цирконій

Один із найдорожчих металів, тому застосування його в технічних цілях утруднене. Однак фізичні характеристики роблять його просто незамінним у багатьох інших галузях.

За звичайних умов це гарний сріблясто-білий метал. Має досить високу температуру плавлення - 1855 про С. Має хорошу твердість, стійкість до корозії, тому що хімічно не активний. Також відрізняється чудовою біологічною сумісністю зі шкірою людини та всього організму в цілому. Це робить його цінним металом для використання в медицині (інструменти, протези тощо).

Основні сфери застосування цирконію та його сполук, у тому числі сплавів, наступні:

• ядерна енергетика;
• піротехніка;
• легування металів;
• медицина;
• виготовлення біопосуду;
• конструкційний матеріал;
• як надпровідник.

З цирконію та сплавів на його основі виготовляються навіть прикраси, здатні впливати на покращення стану здоров'я людини.

Молібден

Якщо з'ясовувати, який метал найтугоплавкіший, то, окрім зазначеного вольфраму, можна назвати і молібден. Його температура плавлення становить 2623 про С. При цьому він досить твердий, пластичний і обробці, що піддається.

Використовується в основному не в чистому вигляді, а як складовий компонент сплавів. Вони, завдяки присутності молібдену, значно зміцнюються у зносостійкості, жароміцності та антикорозійності.

Деякі сполуки молібдену використовують як технічні мастила. Також цей метал є легуючим матеріалом, що одночасно впливає і на міцність, і на антикорозійність, що зустрічається дуже рідко.

Ванадій

Сірий метал із сріблястим блиском. Має досить високий показник плавкості (1920 про З). Використовується в основному як каталізатор у багатьох процесах завдяки своїй інертності. Застосовується в енергетиці як хімічне джерело струму у виробництвах неорганічних кислот. Основне значення має не чистий метал, а саме деякі його сполуки.

Реній та сплави на його основі

Який метал найтугоплавкіший після вольфраму? Це реній. Його показник плавкості становить 3186 о С. За міцністю перевершує і вольфрам, і молібден. Пластичність його не надто висока. Попит на реній дуже великий, а ось видобуток складає складнощі. Внаслідок цього він є найдорожчим металом із існуючих на сьогоднішній день.

Застосовується для виготовлення:

• реактивних двигунів;
• термопар;
• ниток розжарювання для спектрометрів та інших пристроїв;
• як каталізатор при нафтопереробці

Всі області застосування дорогі, тому він використовується тільки у разі нагальної потреби, коли замінити чимось іншим можливості немає.

Титанові сплави

Титан – це дуже легкий метал сріблясто-білого кольору, який знаходить широке застосування у металургійній промисловості та металообробці. Може вибухнути під час перебування у дрібнодисперсному стані, тому є пожежонебезпечним.

Застосовується в авіа- та ракетобудуванні, при виробництві кораблів. Широко використовується в медицині завдяки біологічній сумісності з організмом (протези, пірсинги, імплантати та інше).

fb.ru

назва та властивості:: SYL.ru

Метали відносяться до найпоширеніших матеріалів нарівні зі склом та пластмасами. Вони використовуються людьми з давніх-давен. Насправді люди пізнавали властивості металів і з вигодою використовували їх виготовлення посуду, побутових предметів, різних споруд та творів мистецтва. Основною характеристикою цих матеріалів є їхня тугоплавкість і твердість. Власне, від цих якостей залежить їх застосування у тій чи іншій галузі.

Фізичні властивості металів

Усі метали мають такі загальними властивостями:

1. Колір - сріблясто-сірий з характерним блиском. Виняток становлять: мідь та золото. Вони відповідно виділяються червоним і жовтим відтінком.
2. Агрегатний стан – тверде тіло, крім ртуті, що є рідиною.
3. Тепло- та електропровідність – для кожного виду металів виражається по-різному.
4. Пластичність і ковкість – параметр, що змінюється в залежності від конкретного металу.
5. Температура плавлення і кипіння - встановлює тугоплавкість і легкоплавкість, має різні значення для всіх матеріалів.

Всі фізичні властивості металів залежать від будови кристалічної решітки, її форми, міцності та просторового розташування.

Тугоплавкість металів

Цей параметр стає важливим, коли виникає питання практичного застосування металів. Для таких важливих галузей народного господарства як авіабудування, кораблебудування, машинобудування, основою є тугоплавкі метали та їх сплави. Крім цього, їх використовують для виготовлення міцного робочого інструменту. Литтям та виплавкою отримують багато важливих деталей та виробів. За міцністю всі метали поділяються на тендітні і тверді, а за тугоплавкістю їх поділяють на дві групи.

Тугоплавкі та легкоплавкі метали

1. Тугоплавкі – їхня температура плавлення перевищує точку плавлення заліза (1539 °C). До них можна віднести платину, цирконій, вольфрам, тантал. Таких металів лише кілька видів. Насправді їх застосовується набагато менше. Деякі не використовуються, тому що вони мають високу радіоактивність, інші - занадто тендітні і не мають потрібної м'якості, треті - схильні до корозії, а є такі, що економічно невигідні. Який метал найтугоплавкіший? Якраз про це йтиметься у цій статті.
2. Легкоплавкі – це метали, які при температурі меншій або рівній температурі плавлення олова 231,9 °C можуть змінити свій агрегатний стан. Наприклад, натрій, марганець, олово, свинець. Метали застосовуються в радіо- та електротехніці. Їх часто використовують для антикорозійних покриттів і як провідники.

Вольфрам – найтугоплавкіший метал

Це твердий і важкий матеріал з металевим блиском, світло-сірого кольору, що має високу тугоплавкість. Механічної обробки піддається важко. За кімнатної температури він є крихким металом і легко ламається. Викликано це забрудненням його домішками кисню та вуглецю. Технічно чистий вольфрам за температури понад 400 градусів Цельсія стає пластичним. Виявляє хімічну інертність, погано входить у реакції коїться з іншими елементами. У природі вольфрам зустрічається у вигляді складних мінералів, таких як:

• шеєліт;
• вольфраміт;
• ферберит;
• гюбнеріт.

Вольфрам одержують із руди, застосовуючи складні хімічні переробки, у вигляді порошку. Використовуючи методи пресування та спікання, виготовляють деталі простої форми та бруски. Вольфрам – дуже стійкий елемент до температурних дій. Тому розм'якшити метал було неможливо протягом ста років. Немає таких печей, які могли б розігріватися до кількох тисяч градусів. Вчені довели, що найтугоплавкішим металом є вольфрам. Хоча існує думка, що сиборгій, за теоретичними даними, має більшу тугоплавкість, але стверджувати твердо цього не можна, оскільки він радіоактивний елемент і має невеликий термін існування.

Історичні відомості

Знаменитий шведський хімік Карл Шееле, який має професію аптекаря, у невеликій лабораторії, проводячи численні досліди, відкрив марганець, барій, хлор та кисень. А незадовго до смерті 1781 року виявив, що мінерал тунгстен є сіллю невідомої тоді кислоти. Після двох років роботи його учні, два брати Елюяр (іспанські хіміки), виділили з мінералу новий хімічний елемент і назвали його вольфрамом. Тільки століття вольфрам – найтугоплавкіший метал – справив справжній переворот у промисловості.

Ріжучі властивості вольфраму

У 1864 році англійський вчений Роберт Мюшет використовував вольфрам як легуючу добавку до сталі, яка витримувала червоне жаріння і ще більше збільшувала твердість. Різці, які виготовляли з отриманої сталі, збільшили швидкість різання металу в 1,5 рази, і вона почала становити 7,5 метра за хвилину.

Працюючи у цьому напрямі, вчені отримували нові технології, збільшуючи швидкість обробки металу з використанням вольфраму. У 1907 році з'явилася нова сполука вольфраму з кобальтом і хромом, яка стала основоположником твердих сплавів, здатних збільшувати швидкість різання. В даний час вона зросла до 2000 метрів за хвилину, і все це завдяки вольфраму - тугоплавкого металу.

Застосування вольфраму

Цей метал має порівняно високу ціну і важко обробляється механічним способом, тому застосовують його там, де неможливо замінити іншими, подібними за властивостями матеріалами. Вольфрам чудово витримує високі температури, має значну міцність, наділений твердістю, пружністю та тугоплавкістю, тому знаходить широке використання у багатьох галузях промисловості:

• Металургійної. Вона є основним споживачем вольфраму, що йде на виробництво високої якості легованих сталей.
• Електротехнічні. Температура плавлення тугоплавкого металу становить майже 3400 °C. Тугоплавкість металу дозволяє застосовувати його для ниток розжарювання, гачків в освітлювальних та електронних лампах, електродів, рентгенівських трубок, електричних контактів.

• Машинобудівний. Завдяки підвищеній міцності сталей, що містять вольфрам, виготовляють цільноковані ротори, зубчасті колеса, колінчасті вали, шатуни.
• Авіаційний. Який найтугоплавкіший метал використовують для отримання твердих та жароміцних сплавів, з яких роблять деталі авіаційних двигунів, електровакуумних приладів, нитки розжарювання? Відповідь проста – це вольфрам.
• Космічній. Зі сталі, що містить вольфрам, виробляють реактивні сопла, окремі елементи для реактивних двигунів.
• Військової. Висока щільність металу дозволяє виготовляти бронебійні снаряди, кулі, броньовий захист торпед, снарядів та танків, гранати.
• хімічної. Стійкий вольфрамовий дріт проти кислот та лугів використовується для сіток до фільтрів. З допомогою вольфраму змінюють швидкість хімічних реакцій.
• Текстильна. Вольфрамова кислота використовується як барвник для тканин, а вольфраміт натрію застосовують для виробництва шкіри, шовку, водостійких та вогнестійких тканин.

Наведений список використання вольфраму у різних галузях промисловості свідчить про високу цінність цього металу.

Отримання сплавів із вольфрамом

Вольфрам, найтугоплавкіший метал у світі, часто використовують для отримання сплавів з іншими елементами для покращення властивостей матеріалів. Сплави, які містять вольфрам, як правило, отримують за технологією порошкової металургії, так як при загальноприйнятому способі всі метали перетворюються на леткі рідини або гази за його температури плавлення. Процес сплавлення проходить у вакуумі або в атмосфері аргону, щоб уникнути окислення. Суміш, що складається з металевих порошків, пресують, спікають і плавці. У деяких випадках тільки вольфрамовий порошок піддають пресування та спікання, а потім пористу заготовку насичують розплавом іншого металу. Сплави вольфраму зі сріблом та міддю отримують саме таким способом. Навіть невеликі добавки тугоплавкого металу збільшують жаростійкість, твердість і стійкість до окислення в сплавах з молібденом, танталом, хромом і ніобієм. Пропорції у разі можуть бути абсолютно будь-якими залежно від потреб промисловості. Більш складні сплави, що залежать від співвідношення компонентів із залізом, кобальтом та нікелем, мають такі властивості:

• не тьмяніють на повітрі;
• мають хорошу хімічну стійкість;
• мають відмінні механічні властивості: твердість та зносостійкість.

Досить складні сполуки утворює вольфрам з бериллієм, титаном та алюмінієм. Вони виділяються стійкістю при високій температурі до окислення, а також жароміцністю.

Властивості сплавів

У практичній діяльності вольфрам часто з'єднують із групою інших металів. З'єднання вольфраму з хромом, кобальтом і нікелем, що мають підвищену стійкість до кислот, використовують для виготовлення хірургічних інструментів. А спеціальні жароміцні метали, крім вольфраму - самого тугоплавкого металу, містять у своєму складі хром, нікель, алюміній, нікель. Вольфрам, кобальт та залізо входить до складу кращих марок магнітної сталі.

Найбільш легкоплавкі та тугоплавкі метали

До легкоплавких відносяться всі метали, температура плавлення яких менша, ніж у олова (231,9 ° C). Елементи цієї групи знаходять застосування як антикорозійних покриттів, електро- і радіотехніки, входять до складу антифрикційних сплавів. Ртуть, точка плавлення якої -38,89 °C, при кімнатній температурі є рідиною і знаходить широке застосування у наукових приладах, ртутних лампах, випрямлячах, перемикачах, хлорному виробництві. У ртуті найнижча температура плавлення проти іншими металами, які входять у групу легкоплавких. До тугоплавких металів належать усі, температура плавлення яких більша, ніж у заліза (1539 °C). Найчастіше їх використовують як добавки при виготовленні легованих сталей, а також вони можуть бути основою для деяких спеціальних сплавів. Вольфрам, що має максимальну температуру плавлення 3420 °C, у чистому вигляді використовують в основному для ниток розжарення в електролампах.

Досить часто в кросвордах ставлять питання, який із металів найлегше плавкий чи тугоплавкий? Тепер, не замислюючись, можна відповісти: легкоплавкий - ртуть, а найтугоплавкіший - вольфрам.

Коротко про залізо

Цей метал називають основним конструкційним матеріалом. Деталі із заліза зустрічаються як на космічному кораблі або підводному човні, так і вдома на кухні у вигляді столових приладів та різних прикрас. Цей метал має сріблясто-сірий колір, має м'якість, пластичність і магнітні властивості. Залізо є дуже активним елементом, у повітрі утворюється оксидна плівка, яка перешкоджає продовженню реакції. У вологому середовищі утворюється іржа.

Температура плавлення заліза

Залізо має пластичність, добре піддається ковці і погано обробляється литтям. Цей міцний метал легко обробляється механічним способом, що використовується для виготовлення магнітоприводів. Хороша ковкість дозволяє застосовувати його для декоративних прикрас. Чи є залізо найтугоплавкішим металом? Слід зазначити, що температура плавлення дорівнює 1539 °C. А за визначенням, до тугоплавких відносяться метали, температура плавлення яких більша, ніж у заліза.

Однозначно можна сказати, що залізо – не тугоплавкий метал, і навіть не належить до цієї групи елементів. Він відноситься до середньоплавких матеріалів. Назвіть найтугоплавкіший метал? Таке питання не застане вас зненацька. Можна сміливо відповідати – це вольфрам.

Замість ув'язнення

Приблизно тридцять тисяч тонн на рік вольфраму виробляється у всьому світі. Цей метал обов'язково входить до складу кращих сортів сталей виготовлення інструментів. На потреби металургії витрачається до 95% всього вольфраму, що виробляється. Для здешевлення процесу переважно використовують більш дешевий сплав, що складається з 80% вольфраму і 20% заліза. Використовуючи властивості вольфраму, його сплав із міддю та нікелем застосовують для виробництва контейнерів, що використовуються під зберігання радіоактивних речовин. У радіотерапії цей же метал служить для виготовлення екранів, забезпечуючи надійний захист.

www.syl.ru

Температура плавлення різних металів у таблиці

Кожен метал та сплав має власний унікальний набір фізичних та хімічних властивостей, серед яких не останнє місце займає температура плавлення. Сам процес означає перехід тіла з одного агрегатного стану в інший, в даному випадку з твердого кристалічного стану в рідке. Щоб розплавити метал, необхідно підводити тепло до досягнення температури плавлення. При ній він все ще може залишатися у твердому стані, але при подальшому впливі та підвищенні тепла метал починає плавитися. Якщо температуру знизити, тобто відвести частину тепла, елемент затвердіє.

Найвища температура плавлення серед металів належить вольфраму: вона становить 3422С, найнижча - у ртуті: елемент плавиться вже при - 39С про. Визначити точне значення для сплавів, як правило, не надає можливості: воно може значно коливатися в залежності від відсоткового співвідношення компонентів. Їх зазвичай записують у вигляді числового проміжку.

Як відбувається

Плавлення всіх металів відбувається приблизно однаково – за допомогою зовнішнього або внутрішнього нагрівання. Перший здійснюється в термічній печі, для другого використовують резистивне нагрівання при пропусканні електричного струму або індукційне нагрівання у високочастотному електромагнітному полі. Обидва варіанти впливають на метал приблизно однаково.

При збільшенні температури збільшується та амплітуда теплових коливань молекул, виникають структурні дефекти грат, що виражаються у зростанні дислокацій, перескоку атомів та інших порушеннях. Це супроводжується розривом міжатомних зв'язків та потребує певної кількості енергії. В цей же час відбувається утворення квазі-рідкого шару на поверхні тіла. Період руйнування решітки та накопичення дефектів називається плавленням.

Поділ металів

Залежно від температури плавлення метали поділяються на:

1. Легкоплавкі: їм потрібно трохи більше 600С про. Це цинк, свинець, виснуть, олово.
2. Середньоплавкі: температура плавлення коливається від 600С до 1600С про. Це золото, мідь, алюміній, магній, залізо, нікель та більша половина всіх елементів.
3. Тугоплавкі: потрібна температура понад 1600С, щоб зробити метал рідким. Сюди належать хром, вольфрам, молібден, титан.

Залежно від температури плавлення вибирають і плавильний апарат. Чим вищий показник, тим міцнішим він має бути. Дізнатись температуру потрібного вам елемента можна з таблиці.

Ще однією важливою величиною є температура кипіння. Це величина, при якій починається процес кипіння рідин, вона відповідає температурі насиченої пари, яка утворюється над плоскою поверхнею окропу. Зазвичай вона майже вдвічі більша, ніж температура плавлення.

Обидві величини прийнято наводити при нормальному тиску. Між собою вони прямопропорційні.

1. Збільшується тиск – збільшиться величина плавлення.
2. Зменшується тиск – зменшується величина плавлення.

Таблиця легкоплавких металів та сплавів (до 600С про)

Таблиця середньоплавких металів і сплавів (від 600С до 1600С про)

Таблиця тугоплавких металів та сплавів (понад 1600С про)

stanok.guru

Тугоплавкі метали – список та сфера застосування

Ще з кінця 19 століття були відомі тугоплавкі метали. Тоді їм не знайшлося застосування. Єдина галузь, де їх використовували, була електротехніка і то дуже обмежених кількостях. Але все різко змінилося з розвитком надзвукової авіації та ракетної техніки у 50-ті роки минулого століття. Виробництво потребувало нових матеріалів, здатних витримувати значні навантаження в умовах температур понад 1000 ºC.

Список та характеристики тугоплавких металів

Тугоплавкість характеризується підвищеним значенням температури переходу з твердого стану рідку фазу. Метали, плавлення яких здійснюється за 1875 ºC і від, відносять до групи тугоплавких металів. По порядку зростання температури плавки сюди входять такі види:

• Ванадій
• Родій
• Гафній
• Рутеній
• Вольфрам
• Іридій
• Тантал
• Молібден
• Осмій
• Реній
• Ніобій.

Сучасне виробництво за кількістю родовищ та рівнем видобутку задовольняють лише вольфрам, молібден, ванадій та хром. рутінь, іридій, родій і осмій зустрічаються в природних умовах досить рідко. Їхнє річне виробництво не перевищує 1,6 тонни.

Жароміцні метали мають такі основні недоліки:

• Підвищена холодноламкість. Особливо вона виражена у вольфраму, молібдену та хрому. Температура переходу у металу від в'язкого стану до крихкого трохи вище 100 ºC, що створює незручності при їх обробці тиском.
• Нестійкість до окиснення. Через це при температурі понад 1000 ºC тугоплавкі метали застосовуються тільки з попереднім нанесенням на їхню поверхню гальванічних покриттів. Хром найбільш стійкий до процесів окислення, але як тугоплавкий метал має найнижчу температуру плавлення.

До найбільш перспективних тугоплавких металів відносять ніобій та молібден. Це з їх поширеністю у природі, отже, і низькою вартістю проти іншими елементами цієї групи.

Найтугоплавкіший метал зустрічається в природі - вольфрам. Його механічні характеристики не падають за температури навколишнього середовища понад 1800 ºC. Але перераховані вище недоліки плюс підвищена щільність обмежують його сферу використання у виробництві. Як чистий метал він застосовується все рідше та рідше. Проте збільшується цінність вольфраму як легуючого компонента.

Фізико-механічні властивості

Метали із високою температурою плавлення (тугоплавкі) є перехідними елементами. Відповідно до таблиці Менделєєва виділяють 2 їх різновиди:

• Підгрупа 5A - тантал, ванадій і ніобій.
• Підгрупа 6A – вольфрам, хром та молібден.

Найменшою щільністю має ванадій – 6100 кгм3, найбільшою вольфрам – 19300 кгм3. Питома вага інших металів перебуває у цих значень. Ці метали відрізняються малим коефіцієнтом лінійного розширення, зниженою пружністю та теплопровідністю.

Дані метали погано проводять електричний струм, але має таку якість як надпровідність. Температура надпровідного режиму становить 0,05-9 До виходячи з виду металу.

Всі тугоплавкі метали відрізняються підвищеною пластичністю в кімнатних умовах. Вольфрам і молібден також виділяються і натомість інших металів вищої жароміцністю.

Корозійна стійкість

Жароміцним металам властива висока стійкість до більшості видів агресивних середовищ. Опір корозії елементів 5A підгруп збільшується від ванадію до танталу. Як приклад, при 25 ºC ванадій розчиняється в царській горілці, тим часом як ніобій повністю інертний по відношенню до даної кислоти.

Тантал, ванадій та ніобій відрізняються стійкістю до дії розплавлених лужних металів. За умови відсутності в їхньому складі кисню, що значно посилює інтенсивність протікання хімічної реакції.

Молібден, хром та вольфрам мають велику опірність до корозії. Так азотна кислота, яка активно розчиняє ванадій, значно меншою мірою впливає на молібден. При температурі 20 ºC ця реакція взагалі повністю зупиняється.

Усі тугоплавкі метали охоче вступають у хімічний зв'язок із газами. Поглинання водню з довкілля ніобієм здійснюється при 250 ºC. Тантал за 500 ºC. Єдиний спосіб зупинити ці процеси – проведення вакуумного відпалу за 1000 ºC. Варто зауважити, що вольфрам, хром і молібден значно менш схильні до взаємодії з газами.

Як було зазначено раніше, лише хром відрізняється опірністю до окислення. Ця властивість обумовлена ​​його здатністю утворювати тверду плівку оксиду хрому на своїй поверхні. Розчинення кисню хромом відбувається лише за 700 С. В інших тугоплавких металів процеси окислення починаються орієнтовно при 550 ºC.

Прохолодність

Поширенню використання жароміцних металів у виробництві заважає володіння ними підвищеної схильності до холоднокламкості. Це означає, що при падінні температури нижче за певний рівень відбувається різке зростання крихкості металу. Для ванадію такою температурою служить позначка -195 ºC, для ніобію -120 ºC, а вольфраму +330 ºC.

Наявність холодноламкості жароміцними металами обумовлена ​​вмістом домішками в їхньому складі. Молібден особливої ​​чистоти (99,995%) зберігає підвищені пластичні властивості до температури рідкого азоту. Але використання всього 0,1% кисню зрушує точку холоднокламкості до -20°С.

Області застосування

До середини 40-х років тугоплавкі метали використовувалися лише як легуючі елементи для покращення механічних характеристик сталевих кольорових сплавів на основі міді та нікелю в електропромисловості. Сполуки молібдену та вольфраму застосовувалися також у виробництві твердих сплавів.

Технічна революція, пов'язана з активним розвитком авіації, ядерної промисловості та ракетобудування, знайшла нові способи використання тугоплавких металів. Ось неповний перелік нових сфер застосування:

• Виробництво теплових екранів головного вузла та каркасів ракет.
• Конструкційний матеріал для надзвукових літаків.
• Ніобій є матеріалом стільникової панелі космічних кораблів. А в ракетобудуванні його використовують як теплообмінники.
• Вузли термореактивного та ракетного двигуна: сопла, хвостові спідниці, лопатки турбін, заслінки форсунок.
• Ванадій є основою для виготовлення тонкостінних трубок тепловиділяючих елементів термоядерного реактора в ядерній промисловості.
• Вольфрам застосовується як нитка розжарювання електроламп.
• Молібден все ширше використовується у виробництві електродів, що застосовуються для плавки скла. Окрім цього, молібден – метал, який використовується для виробництва форм лиття під тиском.
• Виробництво інструментів для гарячої обробки деталей.

prompriem.ru

Найтугоплавкіший метал на землі

Допитливих людей напевно цікавить питання, який метал найтугоплавкіший? Перш ніж дати на нього відповідь, варто розібратися з поняттям тугоплавкості. Усі відомі науки метали мають різну температуру плавлення у зв'язку з різним ступенем стійкості зв'язків між атомами в кристалічній решітці. Чим слабший цей зв'язок, тим менша температура потрібна, щоб її розірвати.

Найтугоплавкіші метали у світі використовуються в чистому вигляді або у складі сплавів для виробництва деталей, які працюють в екстремальних термічних умовах. Вони дозволяють ефективно протистояти високим температурам та значно продовжують експлуатаційний період агрегатів. Але стійкість металів цієї групи до термічного впливу змушує металургів вдаватися до нестандартних методів виробництва.

Який метал найтугоплавкіший?

Найтугоплавкіший метал на Землі був відкритий у 1781 році шведським ученим Карлом Вільгельмом Шееле. Новий матеріал отримав назву вольфраму. Шеєлі вдалося синтезувати триокис вольфраму шляхом розчинення руди в азотній кислоті. Чистий метал був виділений на два роки пізніше іспанськими хіміками Фаусто Ферміном і Хуаном Хосе де Елюар. Новий елемент не одразу отримав визнання та був узятий на озброєння промисловцями. Справа в тому, що технології того часу не дозволяли обробляти таку тугоплавку речовину, тому більшість сучасників не надали особливого значення науковому відкриттю.

Вольфрам був оцінений набагато пізніше. На сьогоднішній день його сплави використовуються при виробництві термостійких деталей для різних галузей промисловості. Нитка розжарювання в побутових газорозрядних лампах також виготовляється з вольфраму. Також він застосовується в аерокосмічній промисловості для виробництва ракетних сопел, використовується як багаторазові електроди в газодуговому зварюванні. Крім тугоплавкості вольфрам також має високу щільність, що дозволяє використовувати його для виготовлення високоякісних ключок для гольфу.

З'єднання вольфраму з неметалами також широко застосовується у промисловості. Так сульфід використовується як термостійке мастило, здатне переносити температури до 500 градусів за Цельсієм, карбід служить для виготовлення різців, абразивних дисків і свердлів, здатних обробляти найтвердіші речовини і переносити високі температури нагріву. Розглянемо нарешті промислове отримання вольфраму. Найтугоплавкіший метал має температуру плавлення 3422 градуси за Цельсієм.

Як отримують вольфрам?

У природі чистий вольфрам не трапляється. Він входить до складу гірських порід у вигляді триоксиду, а також вольфрамітів заліза, марганцю та кальцію, рідше міді чи свинцю. За оцінками вчених, вміст вольфраму в земній корі в середньому становить 1,3 грама на одну тонну. Це досить рідкісний елемент, порівняно з іншими видами металів. Зміст вольфраму у руді після видобутку зазвичай не перевищує 2%. Тому видобута сировина вирушає на збагачувальні фабрики, де методом магнітної чи електростатичної сепарації масова частка металу доводиться до позначки 55-60%.

Процес його одержання поділяється на технологічні етапи. На першому етапі виділяють чистий триоксид із видобутої руди. І тому використовують метод термічного розкладання. При температурі від 500 до 800 градусів за Цельсієм всі зайві елементи розплавляються, а тугоплавкий вольфрам у вигляді оксиду легко можна зібрати з розплаву. На виході виходить сировина із вмістом оксиду шестивалентного вольфраму на рівні 99%.

Отримане з'єднання ретельно подрібнюють та проводять відновну реакцію у присутності водню при температурі 700 градусів за Цельсієм. Це дозволяє виділити чистий метал як порошку. Далі його спресовують під високим тиском і спікають у водневому середовищі при температурах 1200-1300 градусів за Цельсієм. Після цього отримана маса відправляється в електричну плавильну піч, де під впливом струму нагрівається до температури понад 3000 градусів. Так вольфрам перетворюється на розплавлений стан.

Для остаточного очищення від домішок та отримання монокристалічних структурних ґрат використовується метод зонної плавки. Він має на увазі, що в певний момент часу розплавленої знаходиться лише деяка зона із загальної площі металу. Поступово рухаючись, ця зона перерозподіляє домішки, у результаті зрештою вони накопичуються одному місці і їх легко можна видалити зі структури сплаву.

Готовий вольфрам надходить складу у вигляді штабиків чи злитків, призначених для подальшого виробництва потрібної продукції. Для отримання сплавів вольфраму всі складові елементи подрібнюють та змішують у вигляді порошку у необхідних пропорціях. Далі проводиться спікання та плавка в електричній печі.

promplace.ru

Що таке Тугоплавкі метали?

H																		He
Li	Be												B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg												Al	Si	P	S	Cl	Ar
K	Ca	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
Rb	Sr	Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
Cs	Ba	La	*	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
Fr	Ra	Ac	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg
			*	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
			**	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr

Тугоплавкі метали- клас хімічних елементів (металів), що мають дуже високу температуру плавлення та стійкість до зношування. Вираження тугоплавких металів найчастіше використовується в таких дисциплінах як матеріалознавство, металургія та в технічних науках. Визначення тугоплавких металів відноситься до кожного елемента групи по-різному. Основними представниками даного класу елементів є елементи п'ятого періоду – ніобій та молібден; шостого періоду - тантал, вольфрам та реній. Всі вони мають температуру плавлення вище 2000 °C, хімічно відносно інертні і мають підвищений показник щільності. Завдяки порошковій металургії з них можна отримувати деталі для різних галузей промисловості.

Визначення

Більшість термінів визначення тугоплавкі метали визначають їх як метали, що мають високі температури плавлення. За цим визначенням, необхідно, щоб метали мали температуру плавлення вище 2200 °C. Це потрібно їх визначення як тугоплавких металів . П'ять елементів - ніобій, молібден, тантал, вольфрам і реній входять до цього списку як основні , в той час як ширше визначення цих металів дозволяє включити до цього списку ще й елементи, що мають температуру плавлення 2123K (1850 °C) - титан, ванадій, хром, цирконій, гафній, рутеній та осмій. Трансуранові елементи (всі ізотопи яких нестабільні і на землі їх знайти дуже важко) ніколи не ставитимуться до тугоплавких металів.

Властивості

Фізичні властивості

Температура плавлення цих елементів найвища, крім вуглець і осмій. Ця властивість залежить не тільки від їх властивостей, а й від властивостей їх сплавів. Метали мають кубічну сингонію, крім реній, у якого вона набуває вигляду гексагональної щільної упаковки. Більшість фізичних властивостей елементів у цій групі суттєво різниться, тому що вони є членами різних груп.

Опір до деформації повзучості ( англ.) є визначальною властивістю тугоплавких металів. У звичайних металів деформація починається з температури плавлення металу, а звідси деформація повзучості в алюмінієвих сплавах починається від 200 ° C, тоді як тугоплавких металів вона починається від 1500 ° C. Цей опір до деформації та висока температура плавлення дозволяє тугоплавким металам бути використаними, наприклад, як деталі реактивних двигунів або при куванні різних матеріалів.

Хімічні властивості

На відкритому повітрі піддаються окисленню. Ця реакція уповільнюється у зв'язку із формуванням пасивованого шару. Оксид ренію є дуже нестійким, тому що при пропусканні щільного потоку кисню його оксидна плівка випаровується. Усі вони щодо стійкі до впливу кислот.

Застосування

Тугоплавкі метали використовуються як джерела світла, деталей, мастильних матеріалів, в ядерній промисловості як АРК, як каталізатор. Через те, що вони мають високі температури плавлення, вони ніколи не використовуються як матеріал для виплавки на відкритому місці. У порошкоподібному вигляді ущільнюють матеріал за допомогою плавильних печей. Тугоплавкі метали можна переробити в дріт, злиток, арматуру, бляху або фольгу.

Вольфрам та його сплави

Вольфрам був знайдений 1781 року шведським хіміком Карлом Вільгельмом Шееле. Вольфрам має найвищу температуру плавлення серед усіх металів – 3422 °C.

Вольфрам.

Реній використовується у сплавах з вольфрамом у концентрації до 22 %, що дозволяє підвищити тугоплавкість та стійкість до корозії. Торій застосовується як легуючий компонент вольфраму. Завдяки цьому підвищується зносостійкість матеріалів. У порошковій металургії компоненти можуть бути використані для спікання та подальшого застосування. Для отримання важких сплавів вольфраму застосовуються нікель та залізо або нікель та мідь. Зміст вольфраму в цих сплавах зазвичай вище 90%. Змішування легуючого матеріалу з ним низьке навіть при спіканні.

Вольфрам і його сплави, як і раніше, використовуються там, де присутні високі температури, але потрібна однак висока твердість і де високою щільністю можна знехтувати. Нитки розжарювання, що складаються з вольфраму, знаходять своє застосування в побуті та приладобудуванні. Лампи більш ефективно перетворюють електроенергію на світло з підвищенням температури. У вольфрамовому газодуговому зварюванні ( англ.) Устаткування використовується постійно, без плавлення електрода. Висока температура плавлення вольфраму дозволяє бути використаним при зварюванні без витрат . Висока щільність і твердість дозволяють вольфраму використовуватися в артилерійських снарядах. Його висока температура плавлення застосовується під час будови ракетних сопел, прикладом може бути ракета «Поларис» . Іноді він знаходить своє застосування завдяки своїй густині. Наприклад, він знаходить своє застосування у виробництві ключок для гольфу. У таких деталях застосування не обмежується вольфрамом, так як дорожчий осмій також може бути використаний.

Сплави молібдену

Молібден.

Широке застосування знаходять сплави молібдену. Найбільш часто використовуваний сплав - титан-цирконій-молібден - містить 0,5% титану, 0,08% цирконію та інше молібден. Сплав має підвищену міцність при високих температурах. Робоча температура для металу - 1060 °C. Високий опір металу вольфрам-молібден (Mo 70 %, W 30 %) робить його ідеальним матеріалом для виливки деталей з цинку, наприклад, клапанів .

Молібден використовується в ртутних герконових реле, так як ртуть не формує амальгами з молібденом.

Молібден є найчастіше використовуваним тугоплавким металом. Найбільш важливим є його використання як підсилювач сплавів сталі. Застосовується при виготовленні трубопроводів разом із нержавіючою сталлю. Висока температура плавлення молібдену, його опірність до зносу та низький коефіцієнт тертя роблять його дуже корисним матеріалом для легування. Його прекрасні показники тертя приводять його до використання як мастило, де потрібна надійність і продуктивність. Застосовується під час виробництва ШРУСів в автомобілебудуванні. Великі родовища молібдену знаходяться в Китаї, США, Чилі та Канаді.

Сплави ніобію

Темна частина сопла Apollo CSM виготовлена ​​зі сплаву титан-ніобій.

Ніобій майже завжди знаходиться разом із танталом; ніобій був названий на честь Ніоби, дочки Тантала у грецькій міфології. Ніобій знаходить безліч шляхів для застосування, деякі розділяє з тугоплавкими металами. Його унікальність полягає в тому, що він може бути розроблений шляхом відпалу для того, щоб досягти широкого спектра показників твердості та пружності; його показник щільності найменший проти іншими металами цієї групи. Він може застосовуватися в електролітичних конденсаторах і є найчастішим металом у суперпровідникових сплавах. Ніобій може застосовуватись у газових турбінах повітряного судна, в електронних лампах та ядерних реакторах.

Сплав ніобію C103, який складається з 89% ніобію, 10% гафнію та 1% титану, знаходить своє застосування при створенні сопел у рідинних ракетних двигунах, наприклад таких як Apollo CSM ( англ.). Сплав, що застосовувався, не дозволяє ніобію окислюватися, так як реакція відбувається при температурі від 400 °C .

Тантал

Тантал є найстійкішим до корозії металом із усіх тугоплавких металів.

Важлива властивість танталу було виявлено завдяки його застосуванню в медицині – він здатний витримувати кисле середовище (організм). Іноді він використовується у електролітичних конденсаторах. Застосовується в конденсаторах стільникових телефонів та комп'ютера.

Сплави ренію

Реній є останнім відкритим тугоплавким елементом з усієї групи. Він перебуває у низьких концентраціях у рудах інших металів цієї групи - платини чи міді. Може застосовуватися як легуючий компонент з іншими металами і надає сплавам хороші характеристики - ковкість і збільшує межу міцності. Сплави з ренією можуть застосовуватися в компонентах електронних приладів, гіроскопах та ядерних реакторах. Найголовніше застосування знаходить як каталізатор. Може застосовуватися при алкілюванні, деалкілуванні, гідрогенізації та окисленні. Його настільки рідкісна присутність у природі робить його найдорожчим із усіх тугоплавких металів.

Загальні властивості тугоплавких металів

Тугоплавкі метали та їх сплави привертають увагу дослідників через їх незвичайні властивості та майбутні перспективи в застосуванні.

Фізичні властивості тугоплавких металів, таких як молібден, тантал і вольфрам, їх показники твердості та стабільність при високих температурах робить їх матеріалом для гарячої металообробки матеріалів як у вакуумі, так і без нього. Багато деталей засновані на їх унікальних властивостях: наприклад, вольфрамові нитки розжарювання здатні витримувати температури до 3073K.

Однак, їхня опір до окислення аж до 500 °C робить це одним з головних недоліків цієї групи. Контакт із повітрям може суттєво вплинути на їх високотемпературні характеристики. Саме тому їх використовують у матеріалах, у яких вони ізольовані від кисню (наприклад, лампочка).

Сплави тугоплавких металів – молібдену, танталу та вольфраму – застосовуються в деталях космічних ядерних технологій. Ці компоненти були спеціально створені як матеріал здатний витримати високі температури (від 1350K до 1900K). Як було зазначено вище, вони не повинні контактувати з киснем.

Див. також

Примітки

1. H. Ortner International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (англ.). Elsevier. Архівовано з першоджерела 20 червня 2012 року. Перевірено 26 вересня 2010 року.
2. Michael Bauccio Refractory metals // ASM metals reference book / American Society for Metals. – ASM International, 1993. – С. 120-122. - ISBN 19939780871704788
3. Wilson, J. W General Behaviour of Refractory Metals // Behavior and Properties of Refractory Metals. - Stanford University Press, 1965. - С. 1-28. – 419 с. - ISBN 9780804701624
4. Joseph R. Davis Alloying: understanding the basics. – ASM International, 2001. – С. 308-333. – 647 с. - ISBN 9780871707444
5. 1 2 Борисенко, V. A. Investigation of the temperature dependence of hardness of molybdenum in the range of 20-2500 ° C // Журнал Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 1963. – С. 182. – DOI:10.1007/BF00775076
6. Fathi, Habashi Historical Introduction to Refractory Metals // Журнал Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. – 2001. – С. 25-53. - DOI:10.1080/08827509808962488
7. Schmid, Kalpakjian Creep // Manufacturing engineering and technology. – Pearson Prentice Hall, 2006. – С. 86-93. – 1326 с. - ISBN 9787302125358
8. Weroński, Andrzej; Hejwowski, Tadeusz Creep-Resisting Materials // Thermal fatigue of metals. – CRC Press, 1991. – С. 81-93. – 366 с. - ISBN 9780824777265
9. 1 2 Erik Lassner, Wolf-Dieter Schubert Tungsten: properties, chemistry, technology of the element, alloys, and chemical compounds. – Springer, 1999. – С. 255-282. – 422 с. - ISBN 9780306450532
10. національний аналітик (U.S.), Panel on Tungsten, Committee on Technical Aspects of Critical and Strategic Material Trends in Usage of Tungsten: Report. - National Research Council, National Academy of Sciences-National Academy of Engineering, 1973. - З. 1-3. – 90 с.
11. Michael K. Harris Welding Health and Safety // Welding health and safety: field guide for OEHS profesionales. – AIHA, 2002. – С. 28. – 222 с. - ISBN 9781931504287
12. William L. Galvery, Frank M. Marlow Welding essentials: questions & answers. – Industrial Press Inc., 2001. – С. 185. – 469 с. - ISBN 9780831131517
13. W. Lanz, W. Odermatt, G. Weihrauch (7-11 травня 2001). “KINETIC ENERGY PROJECTILES: DEVELOPMENT HISTORY, STATE OF THE ART, TRENDS” in 19th International Symposium of Ballistics..
14. P. RamakrishnanПоверхня металургіїдля аеропросторних Applications // Powder metallurgy: процесування для автоматичного, електричного/електронного та технічного інженерії. – New Age International, 2007. – С. 38. – 381 с. - ISBN 8122420303
15. Arora, Arran Tungsten Heavy Alloy For Defence Applications // Журнал Materials Technology. – 2004. – В. 19. – № 4. – С. 210-216.
16. V. S. Moxson, F. H. Froes Fabricating sports equipment components via powder металургії // Журнал JOM. - 2001. - Ст 53. - С. 39. - DOI:10.1007/s11837-001-0147-z
17. Robert E. Smallwood TZM Moly Alloy // ASTM спеціальна технічна публікація 849: Refractory metals і їх промислові applications: a symposium. – ASTM International, 1984. – С. 9. – 120 с. - ISBN 19849780803102033
18. Козбагарова, Г. А.; Musina, A. S.; Mikhaleva, V. A. Corrosion Resistance of Molybdenum в Mercury // Журнал Protection of Metals. – 2003. – В. 39. – С. 374-376. - DOI:10.1023/A:1024903616630
19. Gupta, C. K. Electric and Electronic Industry // Extractive Metallurgy of Molybdenum. – CRC Press, 1992. – С. 48-49. – 404 с. - ISBN 9780849347580
20. Michael J. Magyar Commodity Summary 2009: Molybdenum. United States Geological Survey. Архівовано з першоджерела 20 червня 2012 року. Перевірено 26 вересня 2010 року.
21. D.R. Ervin, D.L. Bourell, C. Persad, L. RabenbergСтруктура і властивості високої енергетики, високої ступеня усунення molybdenum alloy TZM // Журнал Materials Science and Engineering: A. – 1988. – В. 102. – С. 25.
22. Neikov Oleg D. Properties of Molybdenum and Molybdenum Alloys powder // Handbook of Non-Ferrous Metal Powders: Technologies and Applications. – Elsevier, 2009. – С. 464-466. – 621 с. - ISBN 9781856174220
23. Joseph R. Davis Refractory Metalls and Alloys // ASM specialty handbook: Heat-resistant materials. – ASM International, 1997. – С. 361-382. – 591 с. - ISBN 9780871705969
24. 1 2 John Hebda Niobium alloys and high Temperature Applications // Журнал Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA). - Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração, 2001.
25. J. W. Wilson Rhenium // Behavior and Properties of Refractory Metals. - Stanford University Press, 1965. - ISBN 9780804701624

Література

• Levitin, Valim High Temperature Strain of Metals and Alloys: Physical Fundamentals. – WILEY-VCH, 2006. – ISBN 978-3-527-31338-9
• Brunner, T. Chemical and structural analyses of aerosol and fly-ash particles from fixed-bed biomass combustion plants by electron microscopy, 1st World Conference on Biomass for Energy and Industry: консультації з конференцій в Sevilla, Spain, 5-9 June 2000, London: James & James Ltd(2000). Перевірено 26 вересня 2010 року.
• Donald Spink Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, та Titanium // . – 1961. – В. 53. – № 2. – С. 97-104. - DOI:10.1021/ie50614a019
• Earl Hayes Chromium and Vanadium // Журнал Industrial & Engineering Chemistry. – 1961. – В. 53. – № 2. – С. 105-107. - DOI:10.1021/ie50614a020