Тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы были выделены в отдельный класс благодаря соединяющему их свойству — большой температуре плавления. Она больше, чем у железа, которая равна 1539 °C. По этому металлы этой группы и получили подобное название. Они принадлежат к числу называемых по другому редкоземельных металлов. Так, к примеру, по распространённости в земной коре ниобий и тантал составляют 3%, а цирконий только 2%.

По показателю температуры плавления помимо указанных, к ним можно отнести металлы, говоря иначе платиновой группы. Их также называют изысканными или драгоценными.

Определённая похожесть сооружения атома обусловила похожесть их параметров. На основании этого можно обобщить некоторые линии проявления подобных металлов в земной коре и определиться с технологией их добычи, производства и переработки.

Свойства тугоплавких металлов

Благодаря тому, что они размещены в соседних группах периодической таблицы, физические свойства у тугоплавких металлов достаточно близкие:

• Плотность металла колеблется в интервале от 6100 до 10000 кг/м 3 . По данному показателю выделяется только вольфрам. У него он равён 19000 кг/м 3 .
• Температура плавления. Она превосходит температуру плавления железа и меняется от 1950 °С у ванадия до 3395 °С у вольфрама.
• Удельная теплоёмкость у них несущественно выделяется один от одного и находится в границах от 200 до 400 Дж/(кг-град).
• Показатель теплопроводимости сильно меняется от элемента к элементу. Если у ванадия он равён 31 Вт/(м-град), то у вольфрама он может достигать величины в 188 Вт/(м-град).

Физические свойства тугоплавких металлов

Химические свойства также достаточно схожие:

• Очень сходное строение атома.
• Обладают высокой химической активностью. Данное свойство определяет главные трудности при сохранении стабильности их соединений.
• Крепость межатомных связей определяет большую температуру плавления. Данное обстоятельство объясняет большую механическую крепость, твёрдость и работающие от электричества характеристики (в особенности сопротивление).
• Показывают хорошую стойкость при влиянии самых разных кислот.

К главным минусам тугоплавких металлов относятся:

• Невысокая устойчивость к коррозии. Процесс окисления происходит очень быстро. Его делят на две последовательные стадии. Непосредственное взаимное действие металла с кислородом окружающего воздуха, что приводит к появлению оксидной плёнки. На второй стадии происходит процесс диффузии (проникновения) атомов кислорода через появившуюся оксидную плёнку.
• Трудности со свариваемостью тугоплавких металлов. Это вызвано большой химической активностью к окружающему воздуху при больших температурах, хрупкостью при насыщении разными примесями. Более того, тяжело определить точку перегрева и как правило невозможно контролировать увеличение предела текучести.
• Трудности их получения применения в чистом виде нет примесей.
• Необходимость использования специализированных покрытий от быстрого окисления. Для сплавов, основу которых составляет вольфрам и молибден, разработаны силицидные покрытия.
• Трудности, которые связаны с механической обработкой. Для хорошей обработки их сначала следует нагреть.

Производство тугоплавких металлов

Все производственные способы тугоплавких металлов базируются на методиках говоря иначе порошковой металлургии. Сам процесс происходит поэтапно:

1. На начальной стадии получают порошок металла.
2. После методами химического восстановления (в большинстве случаев аммонийных солей или оксидов) выделяют требуемый металл. Такое выделение выходит в результате влияния на порошок водорода.
3. На последнем этапе получают химическое соединение, называемое гексафторидом соответствующего металла, и уже из него сам металл.

Использование тугоплавких металлов

Начиная со второй половины двадцатого столетия тугоплавкие металлы стали использоваться во многих ветвях товарного производства. Порошки тугоплавких металлов применяются для производства первой продукции. Тугоплавкие металлы вырабатывают в виде проволки, слитков, арматуры, прокатного металла и фольги.

Индивидуальное 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 электроприборов, жаропрочных конструкций, деталей для двигателей авиационной и космической техники. Особенное место занимают тугоплавкие металлы при изготовлении деталей сложной формы.

Данный металл открыли в далёком 1781 г. Его температура плавления равна 3380 °С. По этому он на данное время считается самым тугоплавким металлом. Получают вольфрам из специализированного порошка, подвергая его химической отделке. Данный процесс построен на прессовании с дальнейшим спеканием при больших температурах. Дальше его подвергают ковке и волочению на станках. Это связано с его самой большой тугоплавкостью. Так получают структуру волокна (проволоку). Она довольно прочная и почти что не ломается. На конечном шаге его раскатуют в виде тонких нитей или пластичной ленты. Для проведения обработки механическим способом нужно создать защитную среду из благородного газа. В данной обстановке температура должна превосходить 400 °С. При температуре воздуха он приобретает свойства парамагнетика. Ему характерны следующие минусы:

• сложность в разработке условий для обработки механическим способом;
• быстрое образование на поверхности оксидных плёнок. Если в контакте есть серосодержащие вещества, появляются сульфидные плёнки;
• создание отличного электрического контакта между некоторыми деталями может быть только при разработке большого давление.

Для улучшения качеств вольфрама (тугоплавкости, коррозийные стойкости, стойкости к износу) в него добавляют легирующие металлы. К примеру, рений и торий.

Металл применяется для изготовления нитей накаливания для осветительных и сушильных ламп. Его добавляют в электроды для сварки, детали электронных ламп и рентгеновских трубок. Также используется при изготовлении компонентов ракет, в реактивных двигателях, артиллерийских снарядах.

По внешнему виду и свойствам очень похож на вольфрам. Основным отличием считается то, что его удельный вес почти меньше практически вдвое. Его получают таким образом. Он повсеместно используется в радиоэлектронной промышленности, для производства самых разных атомайзеров в вакуумной технике, разрывных электрических контактов. Как и вольфрам, он считается парамагнетиком. Для производства электродов стекловаренных (стеклоплавильных) печей он просто незаменимый.

Температура плавления ниобия составляет 2741 °С. По собственным химическим, физическим и механическим особенностям сильно напоминает тантал. Он очень пластичный. Владеет замечательной свариваемостью и большой проводимостью тепла даже без дополнительного нагрева. Как и все другие металлы его получают из порошка. Конечные заготовки из ниобия – проволока, лента, труба.

Сам металл и его сплавы показывают эффект сверхпроводимости. Его широко используют для производства анодов, экранных и антидинатронных сеток в электровакуумных приборах. Благодаря хорошей пористости, его удачно используют в качестве поглотитель газа. В микроэлектронике он идёт на изготовление резисторов в микросхемах.

Ниобий отлично себя проявил в качестве легирующей добавки. Применяется при создании самых разных огнеупорных конструкций, агрегатов работающих в агрессивных и радиоактивных средах. Из сплава стали и ниобия делают некоторые детали реактивных двигателей. Из-за его свойству не взаимодействовать с радиоактивными веществами при больших температурах, к примеру, с ураном, применяется во время изготовления оболочек для урановых компонентов, отводящих тепло в реакторах.

Внешне имеет светло-серый цвет с меньшим голубым оттенком. Температура плавления близка к 3000 °С. Отлично поддается главным видам обработки. Его можно ковать, прокатывать, делать волочение для производства проволки. Данные операции не просят существенного нагрева. Для комфорта последующего применения тантал делают в форме фольги и тонких листов. Температурное увеличение вызывает активное взаимное действие со всеми газами, помимо инертных – с ними никаких реакций не встречается.

Из тантала делают внутренние детали генераторных ламп (магнетронов и клистронов). Он активно применяется при производстве пластин в электролитических конденсаторах. Весьма удобный для производства пленочных резисторов. Активно используется для производства называемых по другому лодочек в атомайзерах, в которых выполняется термическое напыление разных материалов на тонкие пленки.

Ввиду ряда собственных уникальных качеств, считается необходимым в ядерной, космической и радиоэлектронной промышленности.

Открыли позднее всех из ранееперечисленных металлов. Он абсолютно оправдывает собственное название «редкоземельный элемент», так как находится в минимальных количествах в составе руды остальных металлов, например как платина или медь. Как правило его используют как легирующую добавку. Полученные сплавы приобретают хорошие характеристики прочности и ковкости. Это один из очень дорогих металлов, по этому его использование приводит к резкому повышению стоимости всего оборудования. Те не менее, его используют в качестве катализатора.

Хром — необыкновенный металл. Повсеместно используется в промышленности благодаря собственным высоким свойствам: прочности, стойкости к воздействиям внешней среды (нагреву и коррозии), пластичности. Достаточно твёрдый, но непрочный металл. Имеет серо-стальной цвет. Весь нужный хром вынимают из руды двух вариантов хромита железа или окиси хрома.

Ключевыми его качествами считаются:

• Даже при нормальной температуре обладает практически безупречным антиферромагнитным упорядочением. Это добавляет ему отличные магнитные свойства.
• По-разному реагирует на влияние водорода и азота. В первом варианте хранит собственную крепость. В другом, получается хрупким и полностью теряет все собственные пластические свойства.
• Обладает большой стойкостью против коррозии. Это происходит вследствие того, что при взаимном действии с кислородом на поверхности образуется тонкая плёнки для защиты. Она служит для защиты от последующей коррозии.

Он применяется в металлургической, химической, строительной индустриях. Хром, как легирующая добавка, в первую очередь применяется для изготовления самых разных марок нержавейки. Особенное место занимает во время изготовления подобного материала как нихром. Данный материал может держать очень большие температуры. По этому его применяют в самых разнообразных нагревательных элементах. Хромом активно покрывают поверхности самых разных деталей (металла, дерева, кожи). Это процесс выполняется при помощи гальваники.

Ядовитость отдельных солей хрома применяют для сохранения древесины от повреждения, плохого влияния плесени и грибков. Они тоже хорошо отпугивают муравьёв, термитов, насекомых разрушителей конструкций из дерева. Солями хрома отделывают кожу. Хром применяется во время изготовления самых разных красителей.

Благодаря большой теплоустойчивости его применяют как жаропрочный материал для доменных печей. Каталитические свойства соединений хрома удачно применяют при переработке углеводородов. Его добавляют при изготовлении магнитных лент очень высокого качества. Собственно он обеспечивает невысокий показатель шума и широкую полосу пропускания.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.