Тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ниобий, тантал

Вольфрам


Вольфрам входит в 4-ю группу периодической системы Менделеева. Его атомный номер 74, атомная масса 183,85. Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов

Массовые числа изотопов: 180 182 183 184 186

Содержание природной смеси 0,13 26,31 14,28 30,64 28,64

соответственно %

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 284
Источник: https://mirznanii.com/a/323719/tugoplavkie-metally-molibden-i-volfram

Определение

Большинство определений термина тугоплавкие металлы определяют их как металлы имеющие высокие температуры плавления. По этому определению, необходимо, чтобы металлы имели температуру плавления выше 4,000 °F (2,200 °C). Это необходимо для их определения как тугоплавких металлов. Пять элементов — ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений входят в этот список как основные, в то время как более широкое определение этих металлов позволяет включить в этот список ещё и элементы имеющие температуру плавления 2123 K (1850 °C) — титан, ванадий, хром, цирконий, гафний, рутений и осмий. Трансурановые элементы (которые находятся за ураном, все изотопы которых нестабильны и на земле их найти очень трудно) никогда не будут относиться к тугоплавким металлам.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 765
Источник: https://www.wikiwand.com/ru/%D0%A2%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%8B

Тугоплавкие сплавы на основе вольфрама


Представителем таких сплавов является сплав вольфрама и ниобия ВВ2 с температурой жаропрочности до 1200°C. Для повышения коррозионной стойкости и тугоплавкости вольфрамовые сплавы легируют рением. А для повышения износостойкости торием.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 276
Источник: https://HeatTreatment.ru/tugoplavkie-metally-i-ih-splavy.html

Характеристика механических свойств металлов

  • твердость;
  • высокая температура плавления;
  • прочность;
  • деформация ползучести;
  • теплопроводность металлов.

Таблица прочности металлов поможет определить предел прочности тугоплавкого металла при растяжении, а также показатель прочности каждого вида.

Блок: 2/9 | Кол-во символов: 306
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Сплавы на основе молибдена


Молибден и его сплавы являются наверное самыми частоиспользуемыми из всех тугоплавких. В промышленности часто используются сплавы легированные цирконием, бором, титаном, ниобием: сплавы ЦМ3, ЦМ6, ЦМ2А, ВМ3

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 233
Источник: https://HeatTreatment.ru/tugoplavkie-metally-i-ih-splavy.html

Твердость

Т, °С Твердость, МН/м2 (кГ/мм2)
W Mo Nb
1560 525 (53,5) 172 (17,6) 102 (10,4)
1750 410 (41,8) 126(12,9) 50 (5,1)
2000 167 (17) 65,7 (6,7) 10,8 (1,1)
2500 71,6 (7,3) 22,5 (2,3)
3000 46,1 (4,7)

Блок: 3/9 | Кол-во символов: 310
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Применение

Тугоплавкие металлы используются в качестве источников света, деталей, смазочных материалов, в ядерной промышленности в качестве АРК, в качестве катализатора. Из-за того, что они имеют высокие температуры плавления, они никогда не используются в качестве материала для выплавки на открытом месте. В порошкообразном виде материал уплотняют с помощью плавильных печей. Тугоплавкие металлы можно переработать в проволоку, слиток, арматуру, жесть или фольгу.

Сплавы ниобия

Ниобий.

Тёмная часть сопла Apollo CSM сделана из сплава титан-ниобий.

Ниобий почти всегда находится вместе с танталом; ниобий был назван в честь Ниобы, дочери Тантала в греческой мифологии. Ниобий находит множество путей для применения, некоторые он разделяет с тугоплавкими металлами. Его уникальность заключается в том, что он может быть разработан путём отжига для того, чтобы достичь широкого спектра показателей твёрдости и упругости; его показатель плотности самый малый по сравнению с остальными металлами данной группы. Он может применяться в электролитических конденсаторах и является самым частым металлом в суперпроводниковых сплавах. Ниобий может применяться в газовых турбинах воздушного судна, в электронных лампах и ядерных реакторах.

Сплав ниобия C103, который состоит из 89 % ниобия, 10 % гафния и 1 % титана, находит своё применение при создании сопел в жидкостных ракетных двигателях, например таких как Apollo CSM (англ.). Применявшийся сплав не позволяет ниобию окисляться, так как реакция происходит при температуре от 400 °C.

Тантал

Тантал.

Тантал является самым стойким к коррозии металлом из всех тугоплавких металлов.

Важное свойство тантала было выявлено благодаря его применению в медицине — он способен выдерживать кислую среду (организма). Иногда он используется в электролитических конденсаторах. Применяется в конденсаторах сотовых телефонов и компьютера.

Сплавы рения

Рений.

Рений является самым последним открытым тугоплавким элементом из всей группы. Он находится в низких концентрациях в рудах других металлов данной группы — платины или меди. Может применяться в качестве легирующего компонента с другими металлами и придает сплавам хорошие характеристики — ковкость и увеличивает предел прочности. Сплавы с рением могут применяться в компонентах электронных приборов, гироскопах и ядерных реакторах. Самое главное применение находит в качестве катализатора. Может применяться при алкилировании, деалкилировании, гидрогенизации и окислении. Его столь редкое присутствие в природе делает его самым дорогим из всех тугоплавких металлов.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 2604
Источник: https://www.wikiwand.com/ru/%D0%A2%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%8B

Удельная прочность тугоплавких металлов

В таблице представлена удельная прочность металлов, рассчитанная при комнатной температуре. В общих случаях она зависима от чистоты и способа получения металла. По результатам сравнительного анализа видны преимущества таких металлов как Nb и Mo. Они значительно выигрывают по сравнению с Ta и W. Выделенное объективно до температуры в 1370 °С.

Блок: 4/9 | Кол-во символов: 394
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Общие свойства тугоплавких металлов


Тугоплавкие металлы и их сплавы привлекают внимание исследователей из-за их необычных свойств и будущих перспектив в применении.

Физические свойства тугоплавких металлов, таких как молибден, тантал и вольфрам, их показатели твёрдости и стабильность при высоких температурах делает их используемым материалом для горячей металлообработки материалов как в вакууме, так и без него. Многие детали основаны на их уникальных свойствах: например, вольфрамовые нити накаливания способны выдерживать температуры вплоть до 3073 K.

Однако, их сопротивляемость к окислению вплоть до 500 °C делает их одним из главных недостатков этой группы. Контакт с воздухом может существенно повлиять на их высокотемпературные характеристики. Именно поэтому их используют в материалах, в которых они изолированы от кислорода (например лампочка).

Сплавы тугоплавких металлов — молибдена, тантала и вольфрама — применяются в деталях космических ядерных технологий. Эти компоненты были специально созданы в качестве материала способного выдержать высокие температуры (от 1350 K до 1900 K). Как было указано выше, они не должны контактировать с кислородом.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1165
Источник: https://www.wikiwand.com/ru/%D0%A2%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%8B

Температура перехода металлов в сверхпроводящее состояние

Металл °К
Титан 0,53
Ванадий 5,1
Цирконий 0,7
Ниобий 9,17
Молибден 0,9-0,98
Гафний 0,35
Тантал 4,40
Рений 1,7
Вольфрам 0,05

Блок: 5/9 | Кол-во символов: 261
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Таблица перевода чисел твердости

Твердость по Роквеллу Твердость по Виккерсу (HV) Твердость по Бринелю (HB)
По шкале С (HRC) По шкале А (HRA)
70 86,5 1076
69 86,0 1004
68 85,5 942
67 85,0 894
66 84,5 854
65 84,0 820
64 83,5 769
63 83,0 763
62 82,5 739
61 81,5 715
60 81,0 695
50 76,0 513
49 75,5 498
48 74,5 485
47 74,0 471 448
46 73,5 458 437
45 73,0 446 425
44 72,5 435 415
42 71,5 413 393
40 70,5 393 372
30 301 283
28 285 270
26 271 260
24 257 250
22 246 240
20 236 230

Блок: 6/9 | Кол-во символов: 931
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Упругие свойства тугоплавких металлов

Металл Коэффициент сжимаемости,

Х106 см2/кГ
Модуль нормальной упругости,

кГ/мм2
Модуль сдвига,

кГ/мм2
Коэффициент Пуассона
Титан 9000-10000
Цирконий 1,097 8960 3330 0,35
Гафний 9800-14060
Ванадий 13500
Ниобий 9080 8820 0,39
Тантал 0,52 18830 7000 0,35
Хром 25000
Молибден 0,347 33630 12200 0,31
Вольфрам 0,293 41500 15140 0,30
Рений 47000
Рутений 42000
Родий 28640
Осмий 57000
Иридий 53830

Блок: 7/9 | Кол-во символов: 796
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Коэффициент теплопроводности тугоплавких металлов

Элемент T °C Коэффициент теплопроводности k Вт/м∙К
Ванадий 20 33,2
Вольфрам 27 130
Молибден 27 162
Ниобий 27 53
Тантал 27 63
Хром 27 67
Цирконий 50 20,96

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 301
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Термодинамические свойства тугоплавких металлов

Элемент Удельная теплоемкость,

Дж/К∙моль
Теплота плавления,

кДж/моль
Теплота испарения,

кДж/моль
Ванадий 0,485 17,5 460
Вольфрам 24,8 35 824
Молибден 0,251 28 590
Ниобий 0,268 26,8 680
Тантал 0,140 24,7 758
Хром 0,488 21 342
Цирконий 0,281 19,2 567

Обозначение символов:

  • σв — предел прочности;
  • σт— предел текучести;
  • σ0,2 — предел текучести при котором остаточные деформации составляют 0,2 % от длины испытываемого образца;
  • δ — относительное удлинение;
  • ψ — относительное сужение;
  • k — коэффициент теплопроводности;
  • HB — твердость по Бринеллю;
  • HV — твердость по Виккерсу;
  • HR — твердость по Роквеллу.

Блок: 9/9 | Кол-во символов: 812
Источник: https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally

Кол-во блоков: 19 | Общее кол-во символов: 10603
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

  1. https://www.wikiwand.com/ru/%D0%A2%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%8B: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 4534 (43%)
  2. https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally: использовано 8 блоков из 9, кол-во символов 4111 (39%)
  3. https://HeatTreatment.ru/tugoplavkie-metally-i-ih-splavy.html: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 1674 (16%)
  4. https://mirznanii.com/a/323719/tugoplavkie-metally-molibden-i-volfram: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 284 (3%)


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий