Τι είναι τα πυρίμαχα μέταλλα;

Τι είναι τα πυρίμαχα μέταλλα;

Τα πυρίμαχα μέταλλα είναι μια κατηγορία μεταλλικών υλικών που διαθέτουν ανώτερη αντοχή στη θερμότητα και πολύ υψηλά σημεία τήξης.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Ενώ ο ακριβής ορισμός των στοιχείων που περιλαμβάνονται σε αυτήν την ομάδα ποικίλλει, τα τέσσερα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πυρίμαχα μεταλλικά στοιχεία είναι το ταντάλιο, το νιόβιο, το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο.

Η κατηγορία μπορεί να οριστεί ευρύτερα ώστε να περιλαμβάνει το άφνιο, το χρώμιο, το ρήνιο και πολλά άλλα στοιχεία με υψηλό σημείο τήξης. Αυτά τα στοιχεία, μαζί με τις πολλαπλές ενώσεις και τα κράματα που παράγονται από αυτά, έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά. Εκτός από τα υψηλά σημεία τήξης (τα τέσσερα κύρια πυρίμαχα μεταλλικά στοιχεία έχουν όλα σημείο τήξης μεγαλύτερο από 2.200°C), έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση, υψηλές πυκνότητες και όλα διατηρούν σημαντική μηχανική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.

Αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν τα πυρίμαχα μέταλλα ιδανικά για χρήσεις σε πολλές εφαρμογές, όπως ηλεκτρόδια τήξης γυαλιού, εξαρτήματα κλιβάνων, στόχους εκτόξευσης σωματιδίων, δεξαμενές θερμότητας και χωνευτήρια. Στις επόμενες παραγράφους δίδονται τα κύρια χαρακτηριστικά και εφαρμογές των τεσσάρων βασικών πυρίμαχων μεταλλικών στοιχείων (ταντάλιο, νιόβιο, μολυβδαίνιο και βολφράμιο).

Ταντάλιο

Το ταντάλιο διακρίνεται για την εξαιρετική αντοχή του στη διάβρωση. Είναι ανθεκτικό στα οξέα (υδροχλωρικό, νιτρικό και θειϊκό) όπως επίσης και σε πολλές οργανικές χημικές ουσίες. Λόγω αυτής του της ιδιότητας, το ταντάλιο έχει ευρείες εφαρμογές σε εξοπλισμό της χημικής βιομηχανίας όπως εναλλάκτες θερμότητας, χημικούς αντιδραστήρες και σωλήνες.

Το ταντάλιο επιλέγεται συχνά σε διεργασίες εναπόθεσης λεπτής μεμβράνης, η οποία συνήθως επιτυγχάνεται με ψεκασμό, με στόχο τη δημιουργία εξαιρετικά ομοιόμορφων επικαλύψεων. Επίσης, το ταντάλιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ημιαγωγών.

Νιόβιο

Το νιόβιο προσφέρει υψηλά επίπεδα ολκιμότητας για πυρίμαχο μέταλλο. Το νιόβιο είναι εξαιρετικά επεξεργάσιμο ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες και διατίθεται σε διάφορες μορφές όπως για παράδειγμα σε φύλλα διαφόρων διαστάσεων και πάχους.

Το νιόβιο έχει επίσης χαμηλή πυκνότητα για την κατηγορία του και άρα τα κράματα νιοβίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία πυρίμαχων εξαρτημάτων υψηλής απόδοσης με σχετικά χαμηλό βάρος. Εξαιτίας αυτού, τα κράματα νιοβίου όπως το C-103, χρησιμοποιούνται συχνά σε κινητήρες πυραύλων για αεροδιαστημικές εφαρμογές.

Το κράμα C-103 παρέχει ανώτερη αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες (έως και 1482°C). Είναι επίσης εξαιρετικά διαμορφώσιμο και μπορούν να χρησιμοποιηθούν συγκολλήσεις τύπου TIG (βολφραμίου σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου) για τη συγκόλληση του, χωρίς να επηρεάζεται σημαντικά η ικανότητα μηχανικής του επεξεργασίας ή η ολκιμότητα του.

Must Reads

Μολυβδαίνιο

Το μολυβδαίνιο είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο πυρίμαχο παρέχοντας εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες, χαμηλή θερμική διαστολή και υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

Αυτές οι ιδιότητες σημαίνουν ότι το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ανθεκτικών εξαρτημάτων για εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών, όπως εξαρτήματα ρουλεμάν, τακάκια φρένων ανελκυστήρα, εξαρτήματα κλιβάνου και μήτρες σφυρηλάτησης. Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται επιπρόσθετα σε ψύκτρες λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητάς του (138 W/(m·K)).

Μαζί με τις μηχανικές και θερμικές του ιδιότητες, η υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα από όλα τα πυρίμαχα μέταλλα ανήκει στο μολυβδαίνιο (2×107 S/m), γεγονός που το καθιστά ιδανικό σε χρήσεις για τη δημιουργία ηλεκτροδίων τήξης γυαλιού.

Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται συνήθως ως κράμα με διαφορετικά μέταλλα για εφαρμογές όπου απαιτείται θερμική αντοχή, παρόλο που το καθαρό μολυβδαίνιο έχει ανώτερη αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το TZM είναι ένα αξιοσημείωτο κράμα με βάση το μολυβδαίνιο που περιέχει 0,08% ζιρκόνιο και 0,5% τιτάνιο. Αυτό το κράμα εμφανίζει περίπου διπλάσια μηχανική αντοχή από το μη κραματωμένο μολυβδαίνιο στους 1100°C, μαζί με χαμηλή θερμική διαστολή και υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

Βολφράμιο

Γνωστό για τη χρήση του σε λαμπτήρες πυράκτωσης, το βολφράμιο είναι το πιο άφθονο πυρίμαχο μέταλλο, καθώς και ένα από τα πιο ευέλικτα στοιχεία για χρήση σε διάφορες εφαρμογές.

Το στοιχειακό βολφράμιο έχει την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα από όλα τα πυρίμαχα μέταλλα (173 W/(mK)), το υψηλότερο σημείο τήξης (3410°C) από οποιοδήποτε μέταλλο και είναι ένα από τα πιο πυκνά μέταλλα (19,3 g/cm3 κοντά σε θερμοκρασία δωματίου). Το βολφράμιο χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία εξαρτημάτων υψηλών θερμοκρασιών όπως χωνευτήρια, εξαρτήματα κλιβάνων και δίσκους πυροσυσσωμάτωσης λόγω αυτών των ιδιοτήτων.

Τα βαρέα κράματα βολφραμίου (WHAs) μπορούν να παραχθούν μέσω κραμάτωσης του βολφραμίου με νικέλιο, σίδηρο-νικέλιο ή χαλκό. Η ευθραυστότητα του βολφραμίου μειώνεται με την κραμάτωσή του με αυτά τα στοιχεία και παράγονται υλικά που μπορούν να κατασκευαστούν οικονομικά με κονιομεταλλουργία και να κατεργαστούν με παραδοσιακές τεχνικές.

Κράματα όπως το HPM και το Kulite® περιλαμβάνονται σε αυτήν την κατηγορία υλικών. Η εξαιρετική πυκνότητα αυτών των κραμάτων τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές όπως αποσβεστήρες κραδασμών, εξαρτήματα αμυντικής βιομηχανίας και αντίβαρα. Το βολφράμιο παρέχει επίσης υψηλή αντίσταση στην ακτινοβολία. 

Με πληροφορίες από azom.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
rawmathub.gr linkedin newsletter subscription
foolwo rawmathub.gr on Google News
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER