Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen

Wilt u meer weten over vuurvaste metalen? Dan ben je hier aan het juiste adres. In dit artikel vindt u alles wat u moet weten over vuurvaste metalen .

Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen

Allereerst, wat zijn vuurvaste metalen?

Vuurvaste metalen worden verwezen naar metalen met smeltpunten boven 3632°F en bepaalde hoeveelheden reserves, waaronder wolfraam, tantaal, molybdeen, niobium, hafnium, chroom, vanadium, zirkonium en titanium.

Gewoonlijk vuurvaste metalen hebben grote dichtheden en wegen zwaar. Met vuurvast metaal als matrix worden de legeringen die met andere elementen worden toegevoegd vuurvaste metaallegeringen genoemd, waaronder wolfraamlegeringen, molybdeenlegeringen, niobiumlegeringen, titaniumlegeringen, vanadiumlegeringen, chroomlegeringen, rheniumlegeringen, chroom- en zirkoniumlegeringen, tantaal en knooplegeringen , enz.

Bovendien, vuurvaste metalen kunnen meestal worden vervaardigd in de plaat, strip, folie, pijp, staaf, draad, profiel en poedermetallurgieproducten, zoals tantaalstaaf , molybdeendraad , wolfraam plaat , enzovoort.

Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen –  Ontdekking

Sinds vuurvaste metalen zeer actieve chemische eigenschappen hebben en hun extractieprocessen gecompliceerd zijn, het was laat dat mensen voor het eerst vuurvaste metalen ontdekten.

Molybdeen werd voor het eerst ontdekt in 1782 door de Zweedse chemicus Jimmer (P.J.Hjelm). Wolfraampoeder werd voor het eerst geëxtraheerd door de Spaanse gebroeders de lure in 1783 met de koolstofreductiemethode. Chroom werd in 1798 gewonnen door de Franse chemicus L.N.Vauquelin. In 1866 ontdekte C.W. Blomstrand niobium door waterstofreductie van niobiumchloride. Plastic tantaal werd voor het eerst gewonnen door een Duitsland genaamd Bolton in 1903. Metaalzirkonium en titanium werden voor het eerst ontdekt in respectievelijk 1824 en 1910. Metaalrhenium was pas in 1925 ontdekt.

Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen –  Ontwikkeling

Het is tot de 20e eeuw datvuurvaste metalen werden veel gebruikt. In 1909 gebruikte W.D. Coolidge, een Amerikaan, voor het eerst de poedermetallurgiemethode om wolfraamstaaf te produceren. Na smeden en strekken werd het materiaal wolfraamdraden voor gloeilampen.

In 1910 werd molybdeen verwerkt tot staven, stukken en draden. Halverwege de jaren veertig ontwikkelt de snelle ontwikkeling van vuurvaste metalen materialen en hun verwerkingstechnologie zich snel vanwege de behoeften van luchtvaart, ruimtevaart, elektronica en atoomenergietechnologie.

Daarom werden het smelten van vuurvast metaal, poedermetallurgie en kunststofverwerking gepromoot. In de jaren 1940 verscheen de eerste vacuüm witte elektrische boogoven. In de jaren vijftig werd een smeltoven met elektronenstralen uitgevonden.

Smeltoven met elektronenstraal

Vanaf de jaren zestig waren er veel nieuwe technologieën, waaronder koud, heet isostatisch persen, precisiegieten, isotherme vervorming, lassen en een reeks poedermetallurgie, gieten, kunststofverwerking, warmte verwerking enzovoort.

Met deze geavanceerde technologieën werd een groot aantal vuurvaste metalen en vuurvaste legeringsmaterialen geproduceerd. In 1956 extraheerde A. Caverly wolfraam-, molybdeen- en rhenium-eenkristallen met een zuiverheid hoger dan 4N met behulp van smelttechnologie met elektronenstraalophanging.

Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen –  Eigenschappen 

Broosheid bij lage temperatuur

Vuurvaste metalen zullen niet gemakkelijk barsten of breken bij hoge temperaturen en kunnen herhaalde verhitting of thermische schokken verdragen. Wolfraam, molybdeen, chroom en andere vuurvaste metalen worden bij lage temperaturen waarschijnlijk bros, terwijl ze onder hoge temperatuur taai worden.

Ductile-Brittle-overgangstemperatuur (DBTT) is een belangrijke index voor de verwerking van ductiliteit en het gebruik van vuurvaste metalen. DBTT kan worden beïnvloed door vele factoren, zoals de zuiverheid van het materiaal, ingrediënten van legeringen, verwerkingsmethoden en structuren. Er zijn twee manieren om DBTT te verminderen. Een daarvan is het toevoegen van legeringselementen in vuurvaste metalen.

Rhenium kan bijvoorbeeld worden toegevoegd aan wolfraam. De andere manier is het kiezen van meer redelijke verwerkingsmethoden, zoals de technologie van plasticverwerking.

Oxidatieweerstand

Vuurvaste metalen van hoge dichtheid zijn zeer stabiel bij kamertemperatuur en niet gemakkelijk te oxideren in de lucht. Vuurvaste metalen worden echter snel geoxideerd onder hoge temperaturen.

Tungsten en molybdeen beginnen te oxideren bij ongeveer 752° F. Ze zullen worden geoxideerd en gevormd tot respectievelijk WO3 en MoO3 wanneer de temperatuur stijgt. Wanneer de temperaturen 1562 ° F en 1112 ° F bereiken, zullen de materialen aanzienlijk worden gesublimeerd. Rhenium begint te oxideren bij 572°F en verandert in Re2O7 bij een temperatuur van 662°F.

Tantalium en niobium beginnen te oxideren bij temperaturen van 536 °F en 392 °F. Wanneer de temperatuur hoger is dan 932°F, zullen ze Ta2O5 en Nb2O5 vormen. Titanium en zirkonium kunnen snel worden geoxideerd bij temperaturen boven 1112 tot 1292 . Het poeder van zirkonium en titanium kan zelfontbranden in de lucht en kan zelfs branden met explosies.

Er zijn twee maatregelen om het oxidatieprobleem op te lossen. De eerste produceert antioxiderende legeringen en de tweede bedekt de vuurvaste metalen met antioxiderende coatings.

Het probleem van de oxidatie van vuurvaste metalen bij hoge temperaturen is tot dusver echter nog niet helemaal opgelost.

Oxidatieweerstand

Oxidatieweerstand

Tungsten, molybdeen, renium reageren niet met waterstof, maar hun oxiden kunnen bij een bepaalde temperatuur met waterstof worden gereduceerd tot het metaal. Wolfraam, molybdeen en renium kunnen broos worden bij het absorberen van waterstof. Wanneer de temperatuur tussen 572 ° F en 932 ° F bereikt, zullen die metalen de grote hoeveelheid waterstof absorberen en genereren tot bros metaalhydride.

In hoogvacuümomstandigheden komt waterstof vrij. Daarom kan dit kenmerk van vuurvaste metalen worden gebruikt voor het produceren van het legeringspoeder van titanium, zirkonium, tantaal en niobium.

Waterstofreactie

Corrosiebestendigheid

Vuurvaste metalen hebben een goede corrosieweerstand. Wanneer de temperatuur lager is dan 302°F, heeft het oppervlak van het tantaal een dichte en stabiele oxidefilm. Daarom zijn de chemische eigenschappen van tantaal zeer stabiel.

Tantalium is uitstekend bestand tegen zwavelzuur, zoutzuur, salpeterzuur, fosforzuur, organische zuren en salpeterzuurhydrochloride, maar smelt in fluorwaterstofzuur, geconcentreerde alkali-oplossing en gesmolten basis.

De corrosieweerstand van niobium is vergelijkbaar met die van tantaal, maar niet zo goed als Ta. Wolfraam is zeer stabiel bij kamertemperatuur in zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur, fluorwaterstofzuur en koningswater, maar het zal gemakkelijk worden aangetast door natriumnitraat. Molybdeen is vergelijkbaar, maar niet zo goed als wolfraam in corrosieweerstand.

Over het algemeen zijn tantaal, niobium, titanium, zirkonium en andere vuurvaste metalen uitstekende anticorrosiematerialen om als beschermende lagen te werken.

Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen –  Toepassingen

Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie zijn er steeds strengere eisen gesteld aan materialen. Tegenwoordig zijn traditionele materialen niet in staat om aan deze nieuwe behoeften te voldoen, maar vuurvaste materialen spelen een onvervangbare rol op het gebied van nationale defensie en militaire industrie, ruimtevaart, elektronische informatie, energie, chemische preventie, metallurgie en nucleaire industrie.

Nucleaire industrie

De toepassing van vuurvaste metalen in de nucleaire industrie is voornamelijk zirkonium buizen gevolgd door wolfraam en molybdeen. Zirkonium heeft een goede weerstand tegen straling en corrosie aan het water, dus het is vooral geschikt voor verschillende pijpleidingen in "Clean Water"-reactoren.

Om de nucleaire veiligheid te versterken en nucleaire lekkage te voorkomen, kan het opslagapparaat voor traagheidsenergie van een op wolfraam gebaseerde legering met hoge dichtheid die in de nieuwe generatie kernreactoren wordt gebruikt, de koelcyclus handhaven van 3-5 min zonder stroom na het ongeval.

Op deze manier kunnen we waardevolle noodtijd winnen voor het afhandelen van ongevallen en voorkomen dat de kernreactor doorbrandt en nucleaire lekkage veroorzaakt. Bovendien, vuurvaste metalen en legeringen worden vaak gebruikt als opslagtanks voor nucleair afval.

Elektronische informatietechnologie

In de nieuwe generatie geïntegreerde schakelingen zal de behoefte aan warmteafvoer en temperatuurtolerantie de vraag naar wolfraam- en molybdeensubstraat doen toenemen naarmate de bedrading dunner en dunner wordt (momenteel tot 0,2 m). Vuurvaste materialen worden ook veel gebruikt in steundelen, borgringen en basissteunen in de elektronica-industrie.

Tungsten legering en W-Cu composietmaterialen zijn goede elektrodematerialen omdat wolfraam een ​​goede elektronenemissiefunctie heeft, die veel wordt gebruikt in EDM, geleidingsblokken voor elektrische locomotieven, ultrahoogspanningsschakelaars en lassen in de energiesector.

Bovendien heeft W-Re-legering bij vele gelegenheden platina als thermokoppel voor temperatuurmeting vervangen, en hoogwaardige wolfraam-rheniumdraad is ook gebruikt als beeldbuis om elektronen naar duizenden huizen te sturen.

Ruimte, oceaan en geneeskunde

In de 21e eeuw bereiden veel landen zich actief voor om ruimtestations en onderwaterwerelden te bouwen in de hoop op vreedzaam gebruik van de ruimte en de schatkamers van de zee.

Er zijn veel stofdeeltjes en ruimteafval in de ruimte, waarvoor materialen met een hoge intensiteit nodig zijn en die tegelijkertijd bestand zijn tegen de straling van hoogenergetische stralen in het universum . Vuurvaste materialen hebben hier unieke voordelen. Zo gebruikten het Mir-ruimtestation van de voormalige Sovjet-Unie en de Amerikaanse spaceshuttle veel vuurvaste materialen.

Evenzo is de corrosieve werking van zeewater ondraaglijk voor gewone materialen. Titanium is de beste keuze voor het creëren van een permanente menselijke omgeving op de oceaanbodem. Het is niet alleen licht in gewicht en zeer sterk, maar heeft ook een goede corrosieweerstand.

Niobiumlegering heeft een goede weerstand tegen bloedcorrosie en kan worden gebruikt om vasculaire steigers te maken. W, W-Mo, W-Re en W-Graphite zijn gebruikt als röntgenobjecten in de geneeskunde en hebben talloze levens gered. Vuurvaste metalen worden ook gebruikt in de ultrasone steenbreekelektrode, multidimensionaal zelfassemblerend straalrooster, gammames en collimator van ultrasoon concentratormes en andere geavanceerde medische faciliteiten.

Andere toepassingen

Tungsten en molybdeen worden veel gebruikt als verwarmingselement, hitteschild, smeltkroes en ondersteunende onderdelen voor het smelten van zeldzame aarde in een hoge-temperatuuroven. Grote wolfraam- en molybdeenbuizen, molybdeenelektroden, molybdeenplaten, kernstaven en hoppers hebben met succes platina vervangen in de glas- en glasvezelindustrie en hebben grote sociale en economische voordelen opgeleverd.

Vuurvaste metalen worden ook gebruikt als elektrothermische componenten en thermische meethulzen voor het elektrothermische mes en zinksmelten in de textielindustrie.

Conclusie 

Bedankt voor het lezen van ons artikel - Alles wat u moet weten over vuurvaste metalen , en we hopen dat het u kan helpen. Als u meer wilt weten over vuurvaste metalen, kunt u een bezoek brengen aan Geavanceerde vuurvaste metalen (ARM ) voor meer informatie.