тугоплавкие порошки, металлы, сплавы

Тугоплавкие металлы.

В группу тугоплавких выделяют металлы с высокой температурой плавления. Они активно востребованы в современной металлургии, машиностроении и многих других областях. Тугоплавкий металлопрокат выпускают в виде прутков, проволоки, труб, фольги, полос и листов. Много производится порошков для формования сложных деталей и получения слитков путем спекания.

Тугоплавкость обеспечивает два важных эксплуатационных качества металлоизделий — жаропрочность и жаростойкость. Жаропрочностью называют способность материала сохранять свои механические свойства при нагреве, не становиться более пластичным или хрупким. Под жаростойкостью подразумевается устойчивость к коррозии при высоких температурах.

Как подразделяются тугоплавкие металлы

К экстратугоплавким относят металлы, у которых температура расплавления выше 2204°C.  По этому критерию можно выделить только 8 металлов — ниобий, молибден, рутений, рений, гафний, тантал, иридий и вольфрам. Безусловный лидер в списке вольфрам, которому нужно  3422°C, чтобы перейти из твердого состояния в жидкое.

В расширенный класс тугоплавких металлов входят материалы, у которых теплота плавления больше, чем у железа. А оно плавится при 1539°C. В данной категории оказываются, кроме экстратугоплавких, еще 6 металлов. Это родий, осмий, цирконий, титан, хром, ванадий.

К тугоплавким материалам относятся не только чистые металлы, но и легированные, а также сплавы. Ученые не оставляют попыток путем легирования и комбинирования металлов добиться температуры плавления больше, чем у вольфрама, но пока это не удалось. Из тугоплавких сплавов много производится вольфрам-рениевых, вольфрам-молибденовых, титан-ниобиевых.

Жаропрочность металлов в значительной степени зависит от их чистоты. Обычно чем меньше примесей, тем тугоплавкость выше. У хрома в зависимости от количества и вида примесей температура плавлений может быть от 1515°C до 1920°C.

Свойства тугоплавких металлов

Все тугоплавкие металлы относятся к группе переходных. Они отличаются сильными межатомными связями, для разрыва которых нужна большая энергия. Эти же связи обеспечивают и другие ценные свойства тугоплавких металлов — высокое электросопротивление, твердость и механическую прочность.

Все тугоплавкие металлы проявляют заметную химическую активность. И это усложняет работу с ними, потому что очистка получается дорогой и технологически сложной, многоэтапной. Кристаллическая решетка всех тугоплавких металлов, кроме рения, при определенной температуре изменяет свою форму. И тогда материал становится хрупким. Это нежелательное явление предотвращают с помощью легирования.

Активность тугоплавких металлов аномально увеличивается при температуре больше 400°C. Чтобы предотвратить нежелательные реакции, для тугоплавких изделий часто создают условия вакуума или атмосферу инертного газа. Очевидно, что для тугоплавких металлов трудно использовать сварку.

Как используют тугоплавкие металлы

Жаропрочные материалы необходимы для всех приборов, устройств и видов транспорта, которые полностью или в определенных узлах подвергаются действию сильного нагрева. Их используют в микроэлектронной и вакуумной технике, ракетостроении, авиастроении. Из ниобия высокой очистки производят аноды электровакуумных устройств, трубки и сетки электронных приборов.

Из вольфрама делают нити электроламп, подвески и крючки в электровакуумном оборудовании, электроды для радиоламп и сварки. В таких же целях применяют молибден. Из монокристаллического вольфрама производят элементы предохранителей, электроконтактов, катодных подогревателей. Молибден в виде легирующей добавки усиливает жаропрочность стали.

Из ванадия и ниобия изготавливают чехлы тепловыделяющих участков и трубы для ядерных реакторов. Из стойкого к коррозии тантала делают химически инертную посуду и детали для аппаратуры. А также конденсаторы для компьютеров и мобильных телефонов.