Порошки тугоплавких металлов

Содержание

Тугоплавкие металлы

Порошки тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы были выделены в отдельный класс благодаря объединяющему их свойству — высокой температуре плавления. Она выше, чем у железа, которая равна 1539 °C.

Поэтому металлы данной группы и получили такое название. Они принадлежат к числу так называемых редкоземельных элементов.

Так, например, по распространённости в земной коре ниобий и тантал составляют 3%, а цирконий только 2%.

Тугоплавкие металлы

По температурному показателю плавления кроме перечисленных, к ним относятся металлы, так называемой платиновой группы. Ещё их называют благородными или драгоценными.

Определённая схожесть строения атома обусловила схожесть их свойств. На основании этого можно обобщить некоторые черты проявления таких металлов в земной коре и определиться с технологией их добычи, производства и переработки.

Свойства тугоплавких металлов

За счёт того, что они расположены в соседних группах периодической таблицы, физические свойства у тугоплавких металлов достаточно близкие:

  • Плотность металла колеблется в интервале от 6100 до 10000 кг/м3. По этому показателю выделяется только вольфрам. У него он равен 19000 кг/м3.
  • Температура плавления. Она превышает температуру плавления железа и колеблется от 1950 °С у ванадия до 3395 °С у вольфрама.
  • Удельная теплоёмкость у них незначительно отличается друг от друга и находится в пределах от 200 до 400 Дж/(кг-град).
  • Коэффициент теплопроводности сильно меняется от элемента к элементу. Если у ванадия он равен 31 Вт/(м-град), то у вольфрама он достигает величины в 188 Вт/(м-град).

Физические свойства тугоплавких металлов

Химические свойства также достаточно схожие:

  • Очень похожее строение атома.
  • Обладают высокой химической активностью. Это свойство определяет основные трудности при сохранении стабильности их соединений.
  • Прочность межатомных связей определяет высокую температуру плавления. Это обстоятельство объясняет высокую механическую прочность, твёрдость и электрические характеристики (в частности сопротивление).
  • Проявляют хорошую устойчивость при воздействии различных кислот.

К основным недостаткам тугоплавких металлов относятся:

  • Низкая коррозийная стойкость. Процесс окисления происходит достаточно быстро. Его разделяют на две последовательные стадии. Непосредственное взаимодействие металла с кислородом окружающего воздуха, что приводит к образованию оксидной плёнки. На второй стадии происходит процесс диффузии (проникновения) атомов кислорода через образовавшуюся оксидную плёнку.
  • Трудности со свариваемостью тугоплавких металлов. Это вызвано высокой химической активностью к окружающему воздуху при высоких температурах, хрупкостью при насыщении различными примесями. Кроме того, трудно определить точку перегрева и практически невозможно контролировать повышение предела текучести.
  • Трудности их получения использования в чистом виде без примесей.
  • Необходимость применения специальных покрытий от быстрого окисления. Для сплавов, основу которых составляет вольфрам и молибден, разработаны силицидные покрытия.
  • Трудности, связанные с механической обработкой. Для качественной обработки их сначала необходимо нагреть.

Производство тугоплавких металлов

Все способы производства тугоплавких металлов основаны на методиках так называемой порошковой металлургии. Сам процесс происходит в несколько этапов:

  1. На начальном этапе получают порошок металла.
  2. Затем методами химического восстановления (обычно аммонийных солей или оксидов) выделяют требуемый металл. Такое выделение получается в результате воздействия на порошок водорода.
  3. На завершающем этапе получают химическое соединение, называемое гексафторидом соответствующего металла, и уже из него сам металл.

Применение тугоплавких металлов

Начиная со второй половины двадцатого века тугоплавкие металлы стали применяться во многих отраслях промышленного производства. Порошки тугоплавких металлов используются для производства первичной продукции. Тугоплавкие металлы вырабатывают в виде проволоки, слитков, арматуры, прокатного металла и фольги.

Отдельное место такие металлы занимают в технологии выращивания лейкосапфиров. Они относятся к классу монокристаллов и называются искусственными рубинами.

Изделия из тугоплавких металлов входят в состав бытовых и промышленных электрических приборов, огнеупорных конструкций, деталей для двигателей авиационной и космической техники. Особое место занимают тугоплавкие металлы при производстве деталей сложной конфигурации.

Этот металл открыли в далёком 1781 г. Его температура плавления равна 3380 °С. Поэтому он на сегодняшний день является самым тугоплавким металлом. Получают вольфрам из специального порошка, подвергая его химической обработке.

Этот процесс основан на прессовании с последующим спеканием при высоких температурах. Далее его подвергают ковке и волочению на станках. Это связано с его наибольшей тугоплавкостью. Так получают волокнистую структуру (проволоку).

Она достаточно прочная и практически не ломается. На конечном этапе его раскатывают в виде тонких нитей или гибкой ленты. Для проведения механической обработки необходимо создать защитную среду из инертного газа. В этой среде температура должна превышать 400 °С.

При температуре окружающей среды он приобретает свойства парамагнетика. Ему присущи следующие недостатки:

  • сложность в создании условий для механической обработки;
  • быстрое образование на поверхности оксидных плёнок. Если в контакте имеются серосодержащие вещества, образуются сульфидные плёнки;
  • создание хорошего электрического контакта между несколькими деталями возможно только при создании большого давление.

Вольфрам

Для улучшения свойств вольфрама (тугоплавкости, устойчивости к коррозии, износостойкости) в него добавляют легирующие металлы. Например, рений и торий.

Металл используется для производства нитей накаливания для  осветительных и сушильных ламп. Его добавляют в сварочные электроды, элементы электронных ламп и рентгеновских трубок. Также применяется при производстве элементов ракет, в реактивных двигателях, артиллерийских снарядах.

По внешнему виду и характеристикам очень похож на вольфрам. Главным отличием является то, что его удельный вес почти в два раза меньше. Его получают аналогичным образом.

Он широко применяется в радиоэлектронной промышленности, для изготовления различных испарителей в вакуумной технике, разрывных электрических контактов. Как и вольфрам, он является парамагнетиком.

Для изготовления электродов стекловаренных (стеклоплавильных) печей он просто незаменим.

Ниобий

Температура плавления ниобия составляет 2741 °С. По своим химическим, физическим и механическим свойствам очень напоминает тантал. Он достаточно пластичен. Обладает хорошей свариваемостью и высокой теплопроводностью даже без дополнительного нагрева. Как и все остальные металлы его получают из порошка. Конечные заготовки из ниобия – проволока, лента, труба.

Ниобий

Сам металл и его сплавы демонстрируют эффект сверхпроводимости. Его широко применяют для изготовления анодов, экранных и антидинатронных сеток в электровакуумных приборах. Благодаря хорошей пористости, его успешно применяют в качестве газопоглотителей. В микроэлектронике он идёт на изготовление резисторов в микросхемах.

Ниобий хорошо себя проявил в качестве легирующей добавки. Используется при создании различных жаростойких конструкций, агрегатов работающих в агрессивных и радиоактивных средах.

Из сплава стали и ниобия изготавливают некоторые элементы реактивных двигателей.

Благодаря его свойству не взаимодействовать с радиоактивными веществами при высоких температурах, например, с ураном, применяется при изготовлении оболочек для урановых элементов, отводящих тепло в реакторах.

Тантал

Внешне имеет светло-серый цвет с небольшим голубоватым оттенком. Температура плавления близка к 3000 °С. Хорошо поддается основным видам обработки. Его можно ковать, прокатывать, производить волочение для изготовления проволоки.

Эти операции не требуют значительного нагрева. Для удобства дальнейшего использования тантал изготавливают в форме фольги и тонких листов.

Повышение температуры вызывает активное взаимодействие со всеми газами, кроме инертных – с ними никаких реакций не наблюдается.

Тантал

Из тантала производят внутренние элементы генераторных ламп (магнетронов и клистронов). Он активно используется при производстве пластин в электролитических конденсаторах. Очень удобен для изготовления пленочных резисторов. Активно применяется для изготовления так называемых лодочек в испарителях, в которых осуществляется термическое напыление различных материалов на тонкие пленки.

Ввиду ряда своих уникальных качеств, считается незаменимым в ядерной, аэрокосмической и радиоэлектронной промышленности.

Рений

Был открыт позже всех из перечисленных ранее металлов. Он полностью оправдывает свое название «редкоземельный металл», потому что находится в небольших количествах в составе руды других металлов, таких как платина или медь.

В основном его используют как легирующую добавку. Полученные сплавы приобретают хорошие характеристики прочности и ковкости. Это один из самых дорогих металлов, поэтому его применение приводит к резкому увеличению цены всего оборудования.

Те не менее, его применяют в качестве катализатора.

Хром

Хром — уникальный металл. Широко применяется в промышленности благодаря своим замечательным свойствам: прочности, устойчивости к внешним воздействиям (нагреву и коррозии), пластичности. Достаточно твердый, но хрупкий металл. Имеет серо-стальной цвет. Весь необходимый хром извлекают из руды двух видов хромита железа или окиси хрома.

Основными его свойствами являются:

  • Даже при нормальной температуре обладает почти идеальным антиферромагнитным упорядочением. Это придаёт ему отличные магнитные свойства.
  • По-разному реагирует на воздействие водорода и азота. В первом случае сохраняет свою прочность. Во втором, становится хрупким и полностью теряет все свои пластические свойства.
  • Обладает высокой устойчивостью против коррозии. Это происходит благодаря тому, что при взаимодействии с кислородом на поверхности образуется тонкая защитная плёнка. Она служит для защиты от дальнейшей коррозии.

Кристаллы хрома

Он используется в металлургической, химической, строительной индустриях. Хром, как легирующая добавка, обязательно используется для производства различных марок нержавеющей стали. Особое место занимает при изготовлении такого материала как нихром.

Этот материал способен выдерживать очень высокие температуры. Поэтому его используют в различных нагревательных элементах. Хромом активно покрывают поверхности различных деталей (металла, дерева, кожи). Это процесс осуществляется с помощью гальваники.

Токсичность некоторых солей хрома используют для сохранения древесины от повреждения, вредного воздействия грибков и плесени. Они также хорошо отпугивают муравьёв, термитов, насекомых разрушителей деревянных конструкций. Солями хрома обрабатывают кожу. Хром применяется при изготовлении различных красителей.

Благодаря высокой теплостойкости его используют как огнеупорный материал для доменных печей. Каталитические свойства соединений хрома успешно используют при переработке углеводородов. Его добавляют при производстве магнитных лент наивысшего качества. Именно он обеспечивает низкий коэффициент шума и широкую полосу пропускания.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Порошки тугоплавких металлов – Справочник металлиста

Порошки тугоплавких металлов

В этом разделе отражена характеристика следующей продукции:

  • Молибден (проволока);
  • Молибден (круг);
  • Молибден (лист);
  • Вольфрамовый пруток;
  • Вольфрамовые электроды;
  • Вольфрамовая проволока.

Характеристика

Тугоплавкие редкие металлы (с недостроенным электронным d-уровнем) относятся к переходным элементам четвертой, пятой, шестой группы периодической системы Д. И.

Менделеева, Данная особенность определяет целый ряд их химических и физических свойств: тугоплавкость — когда температура плавления может составить от 1660 градусов (t° плавления титана) до 3400 градусов (t° плавления вольфрама), коррозионную стойкость, высокую прочность.

Переменная валентность этих элементов обуславливает многообразие различных химических соединений. Все они могут образовать твердые тугоплавкие карбиды, силициды, бориды.

Получение

Поскольку температура плавления тугоплавких металлов очень высокая, обычно применяют методы электронно-лучевой (дуговой) плавки или метод порошковой металлургии. Дальнейшая технология заключается в обработке полученного порошка либо пористой массы — губки. Спекание производят традиционной для порошковой металлургии электронно-лучевой либо дуговой плавкой.

Актуальность

Промышленное производство почти всех редких тугоплавких металлов по привлекательным рыночным ценам было налажено ещё до средины двадцатого столетия, а во второй половине двадцатого века начало развиваться бурными темпами, вызванными растущими потребностями ракетно-космической, авиационной, атомной промышленности. Сегодня Россия вошла в число неоспоримых лидеров по добыче, а также производству большей части тугоплавких материалов.

Применение

Тугоплавкие металлы имеют общую область использования, в первую очередь — как легирующий компонент твердых жаропрочных сплавов. Многие из этих сплавов используются электронной, электровакуумной техникой.

Целый ряд современных отраслей зависит от конструкционных материалов на основе тугоплавких элементов.

Приборостроение, машиностроение, металлургия, химическая и атомная промышленность, не имеют равноценной альтернативы изделиям на основе титана, кобальта, молибдена, тантала, ванадия.

Вольфрам

Атомный номер — 74, атомный вес — 183,9, Температура плавления составляет 3395 + 15 градусов. Электрическое сопротивление почти в 3 раза ваше, чем у меди.

Этот металл служит основой жаропрочных сплавов, а также самых твердых сталей (быстрорежущих инструментальных). Обработка его (ковка, прокатка, волочение) возможна только после нагревания.

К минусам вольфрама относят очень высокую плотность = 19,3 г/см3., ломкость при низких температурах, малое сопротивление окислению.

Сплавы на основе вольфрама

Вольфрам придает жаропрочность, твердость, износоустойчивость элитным инструментальным сталям. Он буквально незаменим для деталей электровакуумных приборов, броневого покрытия, нитей накаливания.

Его высокая плотность выгодна для противовесов артиллерийских снарядов, для пуль и для скоростных (до 180 тысяч оборотов в минуту) роторов гироскопов, которые стабилизируют полёт баллистический ракеты.

Твёрдые сплавы, созданные на основе карбида вольфрама, являются незаменимыми во время механической обработке сталей и конструкционных неметаллических материалов (точение, фрезерование, долбление и строгание), а также во время бурения скважин. Сульфид вольфрама WS2 является очень качественной и жаростойкой смазкой (до 500 градусов). В производстве твердого электролита жаростойких элементов используется так называемая трехокись вольфрама.

Поставщик

Поставщик «Auremo» предлагает купить редкие и тугоплавкие металлы оптом или в рассрочку. Большой выбор полуфабрикатов на складе. Соответствие ГОСТ и международным стандартам качества. Всегда в наличии редкие и тугоплавкие металлы, цена — оптимальная от поставщика. Ждем ваших заказов. Купить редкие и тугоплавкие металлы сегодня. Оптовым заказчикам цена — льготная.

Купить, выгодная цена

При выборе редких и тугоплавких металлов следует учитывать целый ряд факторов. В компании «Auremo» есть широкий выбор жаропрочного проката под заказ.

Сегодня Вы можете на самых выгодных условиях купить проволоку, пруток, круг, трубу из редких и тугоплавких металлов, цена обусловлена технологическими особенностями производства без включения дополнительных затрат.

Наши специалисты всегда готовы помочь с выбором необходимой продукции, от которой зависит работоспособность и надежность будущего оборудования. Мы гарантируем высокое качество нашей продукции и своевременную доставку. На сайте компании отображена вся информация о товарах. Оптовые покупатели получают льготные скидки.

Источник: http://www.auremo.org/metali-i-izdeliya.html

Тугоплавкие металлы — описание, изделия из тугоплавких Ме

Определение «тугоплавкие металлы» не требует дополнительных пояснений в силу исчерпывающей информативности самого термина. Единственным нюансом остается пороговая температура плавления, после которой вещество можно считать тугоплавким.

Разногласия в критическом параметре

Одни источники устанавливают пороговую величину как 4000 F. В переводе на привычную шкалу это дает 2204 0С. Согласно этому критерию, к жаропрочным относятся только пять элементов: вольфрам, ниобий, рений, тантал и молибден. Например, температура плавления вольфрама составляет 3422 0С.

— плавка вольфрама водородной горелкой

Другое утверждение позволяет расширить класс температуростойких материалов, поскольку принимает за точку отсчета температуру плавления железа – 1539 0С. Это позволяет увеличить список еще на девять элементов, включив в него титан, ванадий, хром, иридий, цирконий, гафний, родий, рутений и осмий.

Существует еще несколько пороговых величин температуры, однако они не получили широкого распространения.

Сравнительная таблица степени тугоплавкости чистых металлов

Следует отметить, что тугоплавкие материалы не ограничиваются исключительно металлами. К этой категории относится ряд соединений – сплавы и легированные металлы, разработанных, чтобы улучшить определенные характеристики исходного материала.

Относительно чистых элементов, можно привести наглядную таблицу степени их температурной устойчивости. Возглавляет ее самый тугоплавкий металл, известный на сегодня, – вольфрам с температурой плавления 3422 0С. Такая осторожная формулировка связана с попытками выделить металлы, обладающие порогом расплава, превосходящим вольфрам.

Поэтому вопрос, какой металл самый тугоплавкий, может в будущем получить совсем иное определение.

Пороговые величины остальных соединений приведены ниже:

  • рений 3186;
  • осмий 3027;
  • тантал 3014;
  • молибден 2623;
  • ниобий 2477;
  • иридий 2446;
  • рутений 2334;
  • гафний 2233;
  • родий 1964;
  • ванадий 1910;
  • хром 1907;
  • цирконий 1855;
  • титан 1668.

Остается добавить еще один интересный факт, касающийся физических свойств жапропрочных элементов. Температура плавления некоторых из них чувствительная к чистоте материала.

Ярким примером этому выступает хром, температура плавления которого может варьироваться от 1513 до 1920 0С, в зависимости от химического состава примесей.

Поэтому, данные интернет пространства часто разнятся точными цифрами, однако качественная составляющая от этого не страдает.

Хром в чистом виде

Общие свойства жаропрочных материалов

Относительная схожесть физико-химических характеристик данных элементов, обусловлена общностью атомного строения и тем, что они оказываются переходными металлами. Напротив, различия в свойствах, связаны с их принадлежностью к широкому спектру групп Периодической таблицы: IV – VII.

Базовая общая характеристика тугоплавких материалов – прочные межатомные связи. Для их разрыва требуется высокая энергия, которая и обуславливает температуру плавления в тысячи градусов по Цельсию. Дополнительно, данное свойство сказывается на высоких значениях таких параметров тугоплавких металлов, как: твердость, механическая прочность, электрическое сопротивление.

Следующая характеристика, объединяющая данные элементы, – высокая химическая активность.

Она связана с общей тенденцией тугоплавких металлов образовывать химические связи посредством свободной p- и частично заполненной d-орбитали, отдавая электроны с наружных уровней s и d.

Это свойство затрудняет получение чистых тугоплавких металлов, разбивая технологическое производство на несколько этапов.

Строение жаропрочных элементов также идентично, все они характеризуются объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой. Для этой структуры характерно «охрупчивание». Исключение составляет рений, обладающий гексагональной ячейкой. Переход в хрупкое состояние для каждого металла происходит при определенной температуре, регулирование которой достигается при помощи легирования.

Каждый тугоплавкий металл, по определению жаропрочный, однако не любой из них жаростойкий. Большинство тугоплавких металлов устойчивы к окислению и действию агрессивных сред: кислоты, щелочи; в обычных условиях.

Однако, с повышением температуры до 400 0С их активность аномально возрастает. Это требует создания определенных условий эксплуатации.

Поэтому, изделия из тугоплавких металлов, при повышенных температурах использования, часто помещают в атмосферу инертных газов или добиваются степени разреженности воздуха до условий вакуума.

Получение тугоплавких материалов

Как отмечалось ранее, основной препятствующий фактор производству жаропрочных металлов их высокая химическая активность, препятствующая выделению элементов в чистом виде.

Основной технологией получения остается порошковая металлургия. Данная методика позволяет получать порошки тугоплавких металлов различными способами:

  1. Восстановление триоксидом водорода. Процесс производится в несколько этапов, внутри многотрубных печей при 750 – 950 °С. Технология применима под порошки тугоплавких металлов: вольфрам и молибден.
  2. Восстановлением водородом перрената. Схема реализуется в производстве металлического рения. Рабочие температуры составляют около 500 °С. Заключительная стадия предусматривает отмывание порошка от щелочи. Для этого последовательно используется горячая вода и раствор соляной кислоты.
  3. Использование солей металлов. Технология развита для выделения молибдена. Основным сырьем выступает аммонийная соль металла и его металлический порошок, вводимый в смесь на уровне 5 — 15% от массы. Состав проходит термическую обработку 500 – 850 °С в проточном инертном газе. Восстановление металла проходит в атмосфере водорода при температурах 800 – 1000 °С.

Производство тугоплавких металлов — порошковая металлургия

Экскурсия на производство

Способы получения жаропрочных металлов продолжают совершенствоваться, как и химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, что связано с развитием ядерной энергетики, авиастроения, появлением новых моделей ракетных двигателей.

Одно из крупнейших предприятий по производству вольфрама на территории РФ – унечский завод тугоплавких металлов. Этот предприятие относительно молодое, строительство его началось в 2007 году на территории населенного пункта Унеча. Производственный акцент завода направлен на порошки тугоплавких металлов, точнее вольфрама и его карбидов.

Тугоплавкие металлы – список, применение тугоплавких металлов

Порошки тугоплавких металлов

Металлы — это самый распространенный материал (наряду с пластмассами и стеклом), который применяется людьми с древних времен. Уже тогда человеку была известна характеристика металлов, он с выгодой использовал все их свойства для создания прекрасных произведений искусства, посуды, предметов быта, сооружений.

Одной из главных черт при рассмотрении этих веществ является их твердость и тугоплавкость. Именно эти качества позволяют определять область использования того или иного металла. Поэтому рассмотрим все физические свойства и особое внимание уделим вопросам плавкости.

2.2.5. Сверхпроводящие металлы и сплавы

Сверхпроводимость — это состояние вещества, характеризуемое отсутствием электрического сопротивления. Сверхпроводимость наблюдается у ряда металлов и сплавов при температурах, близких к абсолютному нулю. Температура перехода в сверхпрово-

дящее состояние называется критической температурой сверхпроводимости — Т св .

При температуре ниже Т св электрический ток, наведенный в сверхпроводящем контуре, будет циркулировать бесконечно долго, не убывая, при условии поддержания низкой температуры. Удель-

ное сопротивление материала в сверхпроводящем состоянии составляет порядка 10 -25 Ом·м, что в 10 17 раз меньше, чем у меди.

Физическая природа сверхпроводимости. Впервые явление сверхпроводимости было обнаружено у ртути ( Т св = 4,2 К) голландским физиком Камерлинком-Онессом в 1911 г.

Современная теория сверхпроводимости, основанная на квантовых представлениях, была предложена в 1957 г. американскими учеными Бардиным, Купером и Шриффером.

Значительный вклад в развитие теории сверхпроводимости внесли работы советского академика Н.Н.Боголюбова.

В металле свободные электроны, движущиеся в среде положительно заряженных ионов, взаимодействуют с тепловыми колебаниями решетки, обмениваясь с ней квантами тепловой энергии — фононами, при этом электроны могут поглощать или отдавать энергию, т.е.

изменять свой импульс. Обмен фононами между электронами при участии решетки происходит непрерывно.

В результате обменного фононного взаимодействия пара электронов с разными импульсами и антипараллельными спинами испытывают взаимное притяжение и образуют так называемую куперовскую пару .

Рассмотрим упрощенную схему (рис. 9). Электрон 1, движущийся между ионами, притягивает ближайшие ионы, создавая по траектории движения локальную зону повышенной плотности положительного заряда.

Электрон 2, движущийся вслед за первым, притягивается этой зоной. В результате, косвенным образом, через решетку, между электронами возникают силы притяжения.

Силы притяжения невелики, парные образования слабо локализованы в пространстве, они постоянно распадаются и создаются, образуя электронный конденсат.

При низких температурах ( Т св ) энергия тепловых колебаний решетки чрезвычайно мала и спаренные электроны не рассеиваются на дефектах структуры. Особенность куперовских пар — их импульсная упорядоченность.

Электронные волны, описывающие движение пар, имеют одинаковую длину и фазу.

Фактически движение всех электронных пар можно рассматривать как распространение одной электронной волны, которая не рассеивается решеткой, «обтекает» дефекты структуры.

Рис. 9. Схема образования электронных пар в сверхпроводнике

При температуре абсолютного нуля все электроны, расположенные вблизи уровня Ферми, связаны в пары. При повышении температуры часть электронных пар распадается.

Неспаренные электроны переходят с основных уровней на возбужденные, и их движение затрудняется рассеянием на дефектах структуры.

При температуре Т св происходит полный разрыв всех куперовских пар, и состояние сверхпроводимости исчезает.

Читать также: Ресанта полуавтомат саипа 165 инверторный отзывы

Сверхпроводники обладают специфическими магнитными свойствами. Поскольку электроны с противоположно направленными спинами связаны в пары, результирующий спиновый момент пары равен нулю, и сверхпроводник становится идеальным диамагнетиком. Как всякие диамагнетики, сверхпроводники выталкиваются из магнитного поля.

Внешнее магнитное поле совершенно не проникает в толщину образца, затухая в тончайшем поверхностном слое (10 -7 …10 -8 м). Эффект выталкивания выражен столь сильно, что с помощью магнитного поля можно удерживать постоянный магнит над кольцом из сверхпроводящего материала.

Однако состояние сверхпроводимости может быть разрушено, если напряженность магнитного поля превысит некоторое критическое значение Н св .

В настоящее время известно более 30 металлов, обладающих сверхпроводимостью при криогенных температурах, и более 1000

сверхпроводниковых сплавов и химических соединений различных элементов. Параметры некоторых сверхпроводниковых материалов представлены в табл. 5.

Металлы — это самый распространенный материал (наряду с пластмассами и стеклом), который применяется людьми с древних времен. Уже тогда человеку была известна характеристика металлов, он с выгодой использовал все их свойства для создания прекрасных произведений искусства, посуды, предметов быта, сооружений.

Одной из главных черт при рассмотрении этих веществ является их твердость и тугоплавкость. Именно эти качества позволяют определять область использования того или иного металла. Поэтому рассмотрим все физические свойства и особое внимание уделим вопросам плавкости.

Рекорды для неорганических веществ

Самым сильным стабильным окислителем

Изделия из тугоплавких металлов

Порошки тугоплавких металлов

Определение «тугоплавкие металлы» не требует дополнительных пояснений в силу исчерпывающей информативности самого термина. Единственным нюансом остается пороговая температура плавления, после которой вещество можно считать тугоплавким.

Применение тугоплавких материалов

Применение чистых жаропрочных металлов имеет приоритеты по ряду направлений:

  • производство космических кораблей;
  • изготовление управляемых снарядов, ракет;
  • электронная и вакуумная техника.

Космическая промышленность

Последний пункт затрагивает электроды электровакуумных радиоламп. Например, высокочистый ниобий используется для производства сеток, трубок электронных деталей. Также из него изготавливаются электроды – аноды электровакуумных приборов.

Электровакуумные радиолампы

Аналогичное применение свойственно молибдену, вольфраму. Эти металлы в чистом виде используются не только как нити накаливания, но и под электроды радиоламп, крючки, подвески электровакуумного оборудования. Монокристаллы вольфрама, напротив, эксплуатируются как подогреватели электродов, в частности катодов, а также при изготовлении электрических контактов, предохранителей.

Чистые ванадий и ниобий используются в ядерной энергетике, где их них изготовлены трубы атомных реакторов, оболочки тепловыделяющих элементов. Область применения высокочистого тантала – химия (посуда и аппаратура), поскольку металл обладает высокой стойкостью к коррозии.

Отдельно следует рассматривать тугоплавкий припой, поскольку он не включает металлов, имеющих высокие температуры плавления. Например, тугоплавкое олово не содержит порошки тугоплавких металлов. В качестве добавок тут используются медь, серебро, никель или магний.

Характеристики металлических порошков

Порошки тугоплавких металлов

Металлические порошки служат исходным материалом для изготовления металлокерамических изделий. Порошки получают путем механического измельчения металлов, вос­становлением окислов, распылением жидко­го металла, электролитическим осаждением, нагреванием и разложением карбонилов.Механическое измельчение металлов производится на шаровых, молотковых и дру­гих мельницах.

Во избежание воспламенения алюминий, магний и другие легкоплавкие металлы измельчают в защитной атмосфере. Порошки, изготовленные механическим измельчением, отличаются повышенной твердостью из-за полученного наклепа, плохо прессуются, поэтому их подвергают отжигу для снятия наклепа.Порошки тугоплавких металлов (вольф­рама, молибдена, кобальта и др.

), как пра­вило, получают из нагретых окислов вос­становлением водородом, генераторным га­зом или твердыми восстановителями: сажей, графитом, коксом и т. п.

Порошки алюми­ния, олова, свинца производят распылением жидкого металла потоком сжатого воздуха, инертного газа или пара, порошка меди, ти­тана, ванадия и других электроположитель­ных металлов — электролитическим осажде­нием, особо чистые порошки никеля, железа и других металлов — карбонильным мето­дом.

Основными технологическими характеристиками металлических порошков являют­ся:

  1. текучесть — скорость протекания сухо­го порошка через заданное отверстие;

  2. уплотняемость — способность к деформации (пластичности);

  3. формуемость — способность сохранять форму;

  4. сжимаемость—величина усадки и способность образовывать прочное тело при нагреве.

Металлические порошки классифицируют по химическому составу, форме, размерам и насыпной массе.Металлические порошки, обладая большой относительной (удельной) поверхностью, активно поглощают влагу и кислород воз­духа. Это приводит к ухудшению их каче­ства.

Для предохранения порошков от соп­рикосновения с атмосферой их необходимо транспортировать в герметичной таре, а хранить — в сухом вентилируемом помеще­нии. После длительного хранения металли­ческие порошки рекомендуется подвергать восстановительному. отжигу при понижен­ных температурах (во избежание сжатия частиц).

Железный порошок (по ГОСТ 9849—61).

Порошок предназначен для изготовления сварочных электродов, щелочных аккумуляторов, прокатки ленты, для магнитной де­фектоскопии, очистки семян, цементации цветных металлов, для применения в полиграфической промышленности, в качестве восстановителя для получения органических продуктов в химической промышленности и прочих целей.

По химическому составу железный по­рошок делится на пять групп, которым ус­ловно присвоены обозначения: ПЖ-1, ПЖ-2, ПЖ-3, ПЖ-4 и ПЖ-5, по гранулометричес­кому составу—на четыре группы: крупный (К), средний (С), мелкий (М) и очень мел­кий (ОМ). Порошок группы М имеет три подгруппы: 1, 2, 3, различающиеся по на­сыпной массе. В обозначении марки цифры, следующие за буквой М, указывают под­группу по насыпной массе, г/см3:

ПЖ1М1, ПЖ2М1,            ПЖЗМ1.       ПЖ4М1          1,8-2,1

ПЖ1М2 .ПЖ2М2,            ПЖЗМ2,       ПЖ4М2          2,2-2,5

ПЖ1МЗ. ПЖ2МЗ.            ПЖЗМЗ.       ПЖ4МЗ          2.6-3,0

Химический состав железного порошка должен соответствовать нормам, приведен­ным, а гранулометрический со­став — особым нормам Порошок не дол­жен содержать посторонних примесей и комков, влажность его не должна превы­шать 0,2%.

Медный порошок (по ГОСТ 4960—68) Порошок предназначен для производства щеток  для электрических машин и других металлокерамических изделий. Получают его электролитическим осаждением из сер­нокислого раствора сульфата меди.

По фи­зико-химическим свойствам медный поро­шок разделяется на нестабилизированный (марки ПМА и ПМ), стабилизированный (марки ПМС-1 и ПМС-2) и стабилизирован­ный конопаточный (марка ПМСК).

Насыпная масса порошка, устанавливае­мая соглашением сторон, должна находить­ся в следующих пределах г/см3, для по­рошка марки:Отклонения от насыпной массы, установ­ленной соглашением сторон, не должны превышать ±0,1 г/см3; влажность медного порошка не должна превышать 0,05 %; количество частиц с условным диа­метром 10 мкм и ниже в медном порошке марки ПМА должно быть в пределах 25—60%; медный порошок марки ПМА дол­жен иметь удельную поверхность частиц от 1000 до 2000 см2/г, а удельное электрическое сопротивление — не более 25 ом.мм2/м. Никелевый порошок (по ГОСТ 9722—61).Порошок производится карбонильным и электролитическим методами. Применяют его главным образом для металлокерамиче­ских изделий в аккумуляторной промыш­ленности. Химический состав порошка дол­жен удовлетворять требованиям.

Стандартом установлены следующие нор­мы по гранулометрическому составу:

а)   карбонильный никелевый порошок должен содержать 80% частиц размером от 1 до 20 мкм;

б)   при рассеве электролитического порошка марок ПНЭ1 и ПНЭ2 не менее 30% должно проходить через сито с сеткой № 0045 по ГОСТ 6613—3, остальное коли­чество порошка должно проходить через    сито с сеткой № 0071, а остаток на этом сите не должен превышать 4%;

в)   при рассеве электролитического по­рошка марки ПНЭ-3 не менее 3% должно проходить через сито с сеткой № 0071, ос­тальное количество порошка должно прохо­дить через сито с сеткой № 025, остаток на этом сите не должен превышать 3%. Цвет порошка должен быть от светло- до темно-серого.Порошки, распыленные из нержавеющих хромоникелевых сталей и никеля (по ГОСТ 14086—68).

Порошки изготовляются из хромоникеле­вых сталей марок ОХ18НЮ, Х18Н9 и никеля марок HI, Н2 и НЗ распылением воздухом или инертным газом и предназначаются для изготовления фильтрующих элементов и раз­личных изделий методом порошковой метал­лургии.Порошки изготовляются трех марок: ПРОХ18НЮ, ПРХ18Н9 и ПРН.

В обозначе­нии марок буквы означают:   П—  порошок,Р — распыленный, X — хром, Н — никель. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемен­та в целых единицах.В зависимости от гранулометрического состава порошки изготовляют семи фракций. Каждую фракцию порошка по насыпной массе поставляют двух групп: А и Б.

Раз­меры фракций, ситовый состав и насыпная масса порошка должны соответствовать нормам.В поставляемом порошке допускается суммарное содержание частиц, не соответствующих размеру основной фракции, не более 15%. По соглашению сторон суммар­ное содержание этих частиц может быть увеличено до 25%.Порошки не должны иметь посторонних примесей.

Относительная влажность по­рошков не должна превышать 0,2%. Цинковый порошок (по ГОСТ 12601—67). Химический и гранулометрический состав порошка должен соответствовать нормам. Порошок предназначен для производства химических источников тока. Изготовляют его способом ректификации. Кобальтовый порошок (по ГОСТ 9721 – 61).

Порошок получают электролитическим методом; предназначен он преимуществен­но для производства металлокерамических изделий. Стандартом предусмотрено изго­товление кобальтового порошка двух ма­рок: ПК-1 я ПК-2. Стандартом установлено, что через сито с сеткой № 0045 по ГОСТ 6613—53 должно проходить не менее 30% порошка, а оста­ток на сите с сеткой № 0071 не должен со­ставлять более 4%.

Оловянный порошок (по ГОСТ 9723—61). Порошок изготовляют .распылением жидко­го металла. Предназначен он преимущест­венно для производства металлокерамических изделий. Порошок производится одной марки—ЛО. Химический состав порошка следующий :Sn,
Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.