Lær om ildfaste metaller

Uttrykket 'ildfast metall' brukes til å beskrive en gruppe metallelementer som har eksepsjonelt høye smeltepunkter og er motstandsdyktige mot slitasje, korrosjon, og deformasjon.

Industriell bruk av begrepet ildfast metall refererer ofte til fem vanlige elementer:

  • Molybden (Mo)
  • Niob (Nb)
  • Rhenium (Re)
  • Tantal (Ta)
  • Wolfram (W)

Imidlertid har bredere definisjoner også inkludert de mindre brukte metaller:

  • Krom (Cr)
  • Hafnium (Hf)
  • Iridium (Ir)
  • Osmium (Os)
  • Rhodium (Rh)
  • Ruthenium (Ru)
  • Titan (Ti)
  • Vanadium (V)
  • Zirkonium (Zr)

Kjennetegnene

Det identifiserende trekk ved ildfaste metaller er deres motstand mot varme. De fem industrielle ildfaste metaller har alle smeltepunkter over 3632 ° F (2000 ° C).

Styrken til ildfaste metaller ved høye temperaturer, i kombinasjon med hardheten, gjør dem ideelle for skjære- og boreverktøy.

Ildfaste metaller er også veldig motstandsdyktige mot termisk støt, noe som betyr at gjentatt oppvarming og kjøling ikke lett vil forårsake ekspansjon, spenning og sprekkdannelse.

Metallene har alle høye tettheter (de er tunge) samt gode elektriske og varmeledende egenskaper.

instagram viewer

En annen viktig egenskap er deres motstand mot kryp, metodenes tendens til sakte å deformeres under påvirkning av stress.

På grunn av deres evne til å danne et beskyttende lag er ildfaste metaller også motstandsdyktige mot korrosjon, selv om de lett oksiderer ved høye temperaturer.

Ildfaste metaller og pulvermetallurgi

På grunn av deres høye smeltepunkter og hardhet blir ildfaste metaller oftest bearbeidet i pulverform og aldri produsert ved støping.

Metallpulver produseres i spesifikke størrelser og former, og blandes deretter for å skape den rette blandingen av egenskaper, før de komprimeres og sintres.

Sintring innebærer oppvarming av metallpulveret (i en form) i lang tid. Under varme begynner pulverpartiklene å binde seg og danner et solid stykke.

Sintring kan binde metaller ved temperaturer lavere enn smeltepunktet, noe som er en betydelig fordel når man arbeider med ildfaste metaller.

Karbidpulver

En av de tidligste bruksområdene for mange ildfaste metaller oppsto tidlig på 1900-tallet med utviklingen av sementerte karbider.

Widia, det første kommersielt tilgjengelige wolframkarbidet, ble utviklet av Osram Company (Tyskland) og markedsført i 1926. Dette førte til videre testing med tilsvarende harde og slitesterke metaller, og til slutt førte til utvikling av moderne sintrede karbider.

Produktene av karbidmaterialer drar ofte fordel av blandinger av forskjellige pulver. Denne blandingsprosessen tillater innføring av fordelaktige egenskaper fra forskjellige metaller, og derved produseres materialer som er bedre enn det som kan opprettes av et individuelt metall. For eksempel besto det originale Widia-pulveret av 5-15% kobolt.

Merk: Se mer om ildfaste metallegenskaper i tabellen nederst på siden.

applikasjoner

Ildfaste metallbaserte legeringer og karbider brukes i praktisk talt alle større næringer, inkludert elektronikk, luftfart, bilindustri, kjemikalier, gruvedrift, atomteknologi, metallprosessering og proteser.

Følgende liste over sluttbruk for ildfaste metaller ble utarbeidet av Refractory Metals Association:

Wolfram Metal

  • Glødelamper, lysrør og bilfiberlamper
  • Anoder og mål for røntgenrør
  • Semiconductor støtter
  • Elektroder for lysbuesveising
  • Katoder med høy kapasitet
  • Elektroder for xenon er lamper
  • Tenningssystemer for biler
  • Rakettdyser
  • Elektroniske røremittere
  • Smeltedigler av uran
  • Varmeelementer og strålingsskjerm
  • Legeringselementer i stål og superlegeringer
  • Forsterkning i metallmatrisekompositter
  • Katalysatorer i kjemiske og petrokjemiske prosesser
  • Smøremidler

Molybden

  • Legeringstilsetninger i jern, stål, rustfritt stål, verktøystål og superlegeringer av nikkelbase
  • Slipehjulspindler med høy presisjon
  • Sprøytemetallisering
  • Die-casting dør
  • Rakett- og rakettmotorkomponenter
  • Elektroder og rørestenger i glassproduksjon
  • Elektriske ovnens varmeelementer, båter, varmeskjold og lyddemperforing
  • Sinkraffineringspumper, vaskerier, ventiler, omrørere og termoelementbrønner
  • Kjerne reaktor kontroll stangproduksjon
  • Bytt elektroder
  • Støtter og støtter for transistorer og likerettere
  • Filamenter og støttekabler for frontlys
  • Vakuumrørsetter
  • Rakettskjørt, kjegler og varmeskjold
  • Missilkomponenter
  • Superledere
  • Kjemisk prosessutstyr
  • Varmeskjermer i vakuumovner med høy temperatur
  • Legering av tilsetningsstoffer i jernholdige legeringer og superledere

Sementert wolframkarbid

  • Sementert wolframkarbid
  • Skjæreverktøy for maskinering av metall
  • Kjerneteknisk utstyr
  • Verktøy for gruvedrift og oljeboring
  • Forming dør
  • Metallformende ruller
  • Trådførere

Tungsten Heavy Metal

  • Foringer
  • Ventilseter
  • Kniver for kutting av harde og slipende materialer
  • Kulepennepunkter
  • Murverk og bor
  • Tungt metall
  • Strålingsskjold
  • Motvekter for fly
  • Selvviklende klokke motvekter
  • Balanseringsmekanismer for antenner
  • Helikopter rotorblad balanserer vekter
  • Vektinnlegg i gullklubb
  • Dartlegemer
  • Bevæpning sikringer
  • Vibrasjonsdemping
  • Militær Ordnance
  • Haglepellets

Tantal

  • Elektrolytiske kondensatorer
  • Varmevekslere
  • Bajonettvarmer
  • Termometerbrønner
  • Vakuumrørfilamenter
  • Kjemisk prosessutstyr
  • Komponenter for høye temperaturovner
  • Smeltedigler for håndtering av smeltet metall og legeringer
  • Kutte verktøy
  • Komponenter for luftfartmotorer
  • Kirurgiske implantater
  • Legeringstilsetningsstoff i superlegeringer

Fysiske egenskaper til ildfaste metaller

Type Enhet Mo Ta Nb W Rh Zr
Typisk kommersiell renhet 99.95% 99.9% 99.9% 99.95% 99.0% 99.0%
Tetthet cm / cc 10.22 16.6 8.57 19.3 21.03 6.53
kg / tommer2 0.369 0.60 0.310 0.697 0.760 0.236
Smeltepunkt Celcius 2623 3017 2477 3422 3180 1852
° F 4753.4 5463 5463 6191.6 5756 3370
Kokepunkt Celcius 4612 5425 4744 5644 5627 4377
° F 8355 9797 8571 10,211 10,160.6 7911
Typisk hardhet DPH (vickers) 230 200 130 310 -- 150
Termisk ledningsevne (ved 20 ° C) kal / cm2/cm°C/sec -- 0.13 0.126 0.397 0.17 --
Koeffisient for termisk ekspansjon ° C x 10 -6 4.9 6.5 7.1 4.3 6.6 --
Elektrisk motstand Micro-ohm-cm 5.7 13.5 14.1 5.5 19.1 40
Elektrisk Strømføringsevne % IACS 34 13.9 13.2 31 9.3 --
Strekkstyrke (KSI) Omgivende 120-200 35-70 30-50 100-500 200 --
500 ° C 35-85 25-45 20-40 100-300 134 --
1000 ° C 20-30 13-17 5-15 50-75 68 --
Minimum forlengelse (1 tommer) Omgivende 45 27 15 59 67 --
Elastisitetsmodul 500 ° C 41 25 13 55 55
1000 ° C 39 22 11.5 50 -- --

Kilde: http://www.edfagan.com

instagram story viewer