У индустријама у распону од ваздухопловства до производње енергије, способност издржавања екстремне топлоте је критични захтев за материјале. Кад температуре се налете - да ли су у ракетним моторима, индустријским пећима или нуклеарним реакторима - само неколико метала могу да имају свој структурни интегритет. Међу њима се волфрам истиче као метал који је најприкладнији за издржавање екстремне топлоте, али други метали и легуре такође играју виталне улоге у високим [4}} апликацијама за температуру.
Дефинисање "екстремне топлоте" за метале
За метале, "екстремна топлота" обично се односи на температуре изнад 1.000 степени ф (538 степени), где најчешћи метали попут челика или алуминијума почињу омекшати, изгубити затеглу чврстоћу или чак растопити. Кључна својства која одређују способност метала да издржи такву топлоту укључују:
Тачка топљења: Температура на којој метални прелази из чврсте супстанце до течности. Већа тачка топљења значи да се метал може одупријети топљу на екстремним температурама.
Термичка стабилност: Способност одржавања механичких својстава (попут снаге и тврдоће) када су изложени продуженој топлоти.
Оксидациони отпор: Способност да се одупире реагујући са кисеоником на високим температурама, што може проузроковати корозију или деградацију.
МЕТАЛС ТИЈЕКИ ИЗВРШЕЊЕ У тим областима су Го - до избора за екстремне апликације топлоте.
Тунгстен: Шампион високих топљења
Волфрам је без осталих чистог метала без обзира на то да је у питању издржајно екстремне топлоте, захваљујући својој изванредној тачки топљења од 6,192 степена Ф (3.422 степени) - највиши од свих природних метала. То је преко три пута више од топљења челика (око 2.500 степени ф / 1,371 степен) и више од пет пута од алуминијума (1,221 степени ф / 660 степени).
Поред њене тачке топљења, волфрам задржава снагу на високим температурама. Чак и у 2.000 степени ф (1.093 степени), одржава око 50% своје собе - Температурне снаге затезњене снаге, чинећи га идеалним за апликације у којима је структурни интегритет под топлотом критичан.
Међутим, волфрам има ограничења екстремне топлоте. Иако се опира топљењем, може оксидизовати (реагује са кисеоником) на температурама изнад 600 степени ф (316 степени) ако није заштићено. То значи да често захтева заштитни премаз или се мора користити у инертним окружењима (као у вакууму или гасу - испуњеној коморама) како би се избегла деградација.
Друга топлота - отпорни метали и легуре
Иако волфрам води у тачки топљења, остали метали и легури су погодни за специфично високе песарије -, често због равнотеже отпорности на топлоте, отпорност на оксидацију и механичку чврстоћу:
Молибден: Са тачком топљења од 4,753 степени ф (2.623 степена), Молибден је други - највиши топљени чисти метал. Задржава снагу на температурама до 2.000 степени ф (1.093 степена) и је дуктилнији од волфрана, што је лакше машини. Користи се у компонентама пећи, електричним контактима и ваздухопловним деловима. Као и волфрам, оксидира на високим температурама и захтева заштиту у кисеонику - богатој средини.
Танталум: Танталум има тачку топљења од 5,463 степени ф (2.966 степени) и одлична отпорност на корозију, чак и на високим температурама. Користи се у хемијској опреми, нуклеарним реакторима и као премаз за млазнице ракета. Његова способност да одоли и топлотном и хемијском нападу чине га вредним на оштром, високим температурним окружењима -.
Ницкел - на бази СуперАллоис: Легуре попут Инцонел-а или Хастеллои нису чисти метали, већ комбинације никла, хрома и других елемената. Они немају ултра - високе тачке волфрова или молибдена (топиња топљења око 2.300-2.500 степени ф / 1,260-1,370 степени), али они се одликују у топлотној стабилности и отпорности на оксидацију. Инцомел, на пример, може непрекидно радити на температурама до 2.000 степени ф (1.093 степена) без значајне деградације, што га чини главним градом у млазним моторима, гасним турбинама и пећинским облозима.
Цхромиум: Цхромиум има тачку топљења од 3,465 степени ф (1,907 степени) и формира заштитни оксидни слој на њеној површини када се загрева, спречавајући даљу оксидацију. Челично се додаје челичним легурама (попут нехрђајућег челика) за побољшање отпорности на топлоте и корозију.
Рхенијум: Ретки метал са тачком топљења од 5,767 степени ф (3.186 степени) - Друго је само у волфрам - често легуре са волфрамним или молибденом да би се побољшало отпорност на дуктипу и оксидацију. Рхенијум - Легуре у волфрам се користе у ракетним потисницима и високим сензорима температуре, где су потребне и топлотне отпорности и трајност.
Апликације топлоте - отпорне метале
Избор метала зависи од специфичних захтева примене:
Аероспаце и одбрана: Ракетне млазнице и компоненте Јет мотора ослањају се на волфрам (за екстремну топлоту током лансирања) и никл - на бази суперАллои-а (за претрпене високе температуре у моторним језграма мотора). Тунгстен се такође користи у оклопу - пирсинг муницији, где трење генерише интензивну топлоту.
Производња енергије: у нуклеарним електранама Молибден и танталум користе се у компонентама реактора који морају да издрже зрачење и високе температуре. У соларним термичким електранама, топлота - отпорне легуре за хватање и пренос топлоте са концентроване сунчеве светлости.
Индустријска производња: Елементи грејања пећи често користе волфрам или молибдене (у инертним атмосферима) да би достигли температуре изнад 2.000 степени Ф. Стеел - опрема за пухање - Опрема за бекство - како би се легурали на никлову - на бази легура.
Електроника: Волфстен филаменти у жаруљема са жару и к - раи цеви користе своју високу тачку топљења да бисте блистали без топљења. Молибден се користи у електричним контактима за високим прекидачима -.
Како побољшати отпорност на метал
Чак и топлота - отпорни метали могу се побољшати за екстремне услове:
Легирање: Мешање метала (нпр. Волфрам са рениром или никлом са хром) могу повећати отпорност на топлоту, дуктилност или отпорност на оксидацију. На пример, додавање 5-10% Рхенијум-у волфрам смањује своју крхку на високим температурама.
Премази: керамички премази (попут цирконије) или металних премаза (попут платине) штите метале од оксидације на високим температурама. Дјелови волфрова који се користе у ваздуху - изложене апликације често имају такве премазе.
Контрола заштите животне средине: Коришћење метала у инертним гасовима (нпр. Аргон) или вакуумс спречава оксидацију, омогућавајући волфразум или молибден да наступи на њиховој потпуно топлотној топлоти - отпоран на потенцијал.
Закључак
Када је у питању издржајно екстремне топлоте, волфрам је јасан лидер међу чистим металима, захваљујући неспорној тачки топиња и способности задржавања снаге на високим температурама. Међутим, остали метали и легуре - као што су Молибден, Ницкел - базирани суперллоис и танталум - Екцел у одређеним сценаријима, посебно када су отпорност на оксидацију или дуктилност једнако важно као отпорност на топлоту.
Избор метала зависи од пријаве: волфрам за највише температуре у контролисаним окружењима, легуре никла за продужену топлоту у ваздуху и молибдену или танталум за равнотежу отпорности и израде топлоте. Коришћењем ових метала и њихових побољшаних образаца (кроз легирање или премази), индустрије могу да се баве најзахтевнијим високим изазовима - температуром, од истраживања простора на индустријску производњу.
