Το πιο πυρίμαχο μέταλλο στη γη. Σημείο τήξης μετάλλων. Το πιο πυρίμαχο και εύτηκτο μέταλλο Το υψηλότερο σημείο τήξης μιας ουσίας

Τα πυρίμαχα μέταλλα είναι γνωστά από τα τέλη του 19ου αιώνα. Δεν τους ωφελούσε τότε. Η μόνη βιομηχανία όπου χρησιμοποιήθηκαν ήταν η ηλεκτρολογική μηχανική και στη συνέχεια σε πολύ περιορισμένες ποσότητες. Όμως όλα άλλαξαν δραματικά με την ανάπτυξη της υπερηχητικής αεροπορίας και της τεχνολογίας πυραύλων στη δεκαετία του '50 του περασμένου αιώνα. Η παραγωγή απαιτούσε νέα υλικά που θα μπορούσαν να αντέξουν σημαντικά φορτία σε θερμοκρασίες άνω των 1000 ºC.

Κατάλογος και χαρακτηριστικά πυρίμαχων μετάλλων

Η ανθεκτικότητα χαρακτηρίζεται από μια αυξημένη τιμή της θερμοκρασίας μετάβασης από τη στερεά κατάσταση στην υγρή φάση. Τα μέταλλα που λιώνουν στους 1875 ºC και άνω ταξινομούνται ως πυρίμαχα μέταλλα. Προκειμένου να αυξηθεί η θερμοκρασία τήξης, αυτά περιλαμβάνουν τους ακόλουθους τύπους:

• Βανάδιο
• Ρόδιο
• Αφνιο
• Ρουθήνιο
• Βολφράμιο
• Ιρίδιο
• Ταντάλιο
• Μολυβδαίνιο
• Ωσμίο
• Ρήνιο
• Νιόβιο.

Η σύγχρονη παραγωγή ως προς τον αριθμό των κοιτασμάτων και το επίπεδο παραγωγής ικανοποιείται μόνο από βολφράμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο και χρώμιο. Το ρουθήνιο, το ιρίδιο, το ρόδιο και το όσμιο είναι αρκετά σπάνια σε φυσικές συνθήκες. Η ετήσια παραγωγή τους δεν ξεπερνά τους 1,6 τόνους.

Τα θερμοανθεκτικά μέταλλα έχουν τα ακόλουθα κύρια μειονεκτήματα:

• Αυξημένη ψυχρή ευθραυστότητα. Είναι ιδιαίτερα έντονο στο βολφράμιο, το μολυβδαίνιο και το χρώμιο. Η θερμοκρασία μετάβασης ενός μετάλλου από όλκιμο σε εύθραυστο είναι ελαφρώς πάνω από 100 ºC, γεγονός που δημιουργεί ταλαιπωρία κατά την επεξεργασία τους υπό πίεση.
• Αστάθεια στην οξείδωση. Εξαιτίας αυτού, σε θερμοκρασίες άνω των 1000 ºC, τα πυρίμαχα μέταλλα χρησιμοποιούνται μόνο με προκαταρκτική εφαρμογή γαλβανικών επιστρώσεων στην επιφάνειά τους. Το χρώμιο είναι το πιο ανθεκτικό στις διεργασίες οξείδωσης, αλλά ως πυρίμαχο μέταλλο έχει το χαμηλότερο σημείο τήξης.

Τα πιο πολλά υποσχόμενα πυρίμαχα μέταλλα περιλαμβάνουν το νιόβιο και το μολυβδαίνιο. Αυτό οφείλεται στην επικράτηση τους στη φύση και, κατά συνέπεια, στο χαμηλό κόστος σε σύγκριση με άλλα στοιχεία αυτής της ομάδας.

Το πιο πυρίμαχο μέταλλο που υπάρχει στη φύση είναι το βολφράμιο. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του δεν μειώνονται σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος άνω των 1800 ºC. Αλλά τα μειονεκτήματα που αναφέρονται παραπάνω συν η αυξημένη πυκνότητα περιορίζουν το πεδίο χρήσης του στην παραγωγή. Ως καθαρό μέταλλο, χρησιμοποιείται όλο και λιγότερο. Αλλά η αξία του βολφραμίου ως συστατικού κράματος αυξάνεται.

Φυσικές και μηχανικές ιδιότητες

Τα μέταλλα με υψηλό σημείο τήξης (πυρίμαχα) είναι μεταβατικά στοιχεία. Σύμφωνα με τον περιοδικό πίνακα, υπάρχουν 2 τύποι από αυτούς:

• Υποομάδα 5Α - ταντάλιο, βανάδιο και νιόβιο.
• Υποομάδα 6Α - βολφράμιο, χρώμιο και μολυβδαίνιο.

Το βανάδιο έχει τη χαμηλότερη πυκνότητα - 6100 kg/m3, το βολφράμιο έχει την υψηλότερη πυκνότητα - 19300 kg/m3. Το ειδικό βάρος των υπόλοιπων μετάλλων είναι εντός αυτών των τιμών. Αυτά τα μέταλλα χαρακτηρίζονται από χαμηλό συντελεστή γραμμικής διαστολής, μειωμένη ελαστικότητα και θερμική αγωγιμότητα.

Αυτά τα μέταλλα δεν αγώγουν καλά τον ηλεκτρισμό, αλλά έχουν την ποιότητα της υπεραγωγιμότητας. Η θερμοκρασία του καθεστώτος υπεραγωγιμότητας είναι 0,05-9 Κ με βάση τον τύπο του μετάλλου.

Απολύτως όλα τα πυρίμαχα μέταλλα χαρακτηρίζονται από αυξημένη ολκιμότητα υπό συνθήκες δωματίου. Το βολφράμιο και το μολυβδαίνιο ξεχωρίζουν επίσης από άλλα μέταλλα λόγω της υψηλότερης αντοχής τους στη θερμότητα.

Αντοχή στη διάβρωση

Τα ανθεκτικά στη θερμότητα μέταλλα χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή στους περισσότερους τύπους επιθετικών περιβαλλόντων. Η αντίσταση στη διάβρωση των στοιχείων των υποομάδων 5Α αυξάνεται από βανάδιο σε ταντάλιο. Για παράδειγμα, στους 25 ºC το βανάδιο διαλύεται σε aqua regia, ενώ το νιόβιο είναι εντελώς αδρανές προς αυτό το οξύ.

Το ταντάλιο, το βανάδιο και το νιόβιο είναι ανθεκτικά στα λιωμένα αλκαλικά μέταλλα. Με την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει οξυγόνο στη σύνθεσή τους, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την ένταση της χημικής αντίδρασης.

Το μολυβδαίνιο, το χρώμιο και το βολφράμιο έχουν μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση. Έτσι, το νιτρικό οξύ, το οποίο διαλύει ενεργά το βανάδιο, έχει πολύ μικρότερη επίδραση στο μολυβδαίνιο. Σε θερμοκρασία 20 ºC αυτή η αντίδραση σταματά εντελώς.

Όλα τα πυρίμαχα μέταλλα εισέρχονται εύκολα σε χημικούς δεσμούς με αέρια. Η απορρόφηση του υδρογόνου από το περιβάλλον από το νιόβιο γίνεται στους 250 ºC. Ταντάλιο στους 500 ºC. Ο μόνος τρόπος για να σταματήσετε αυτές τις διεργασίες είναι να πραγματοποιήσετε ανόπτηση υπό κενό στους 1000 ºC. Αξίζει να σημειωθεί ότι το βολφράμιο, το χρώμιο και το μολυβδαίνιο είναι πολύ λιγότερο επιρρεπή στην αλληλεπίδραση με αέρια.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μόνο το χρώμιο είναι ανθεκτικό στην οξείδωση. Αυτή η ιδιότητα οφείλεται στην ικανότητά του να σχηματίζει ένα στερεό φιλμ οξειδίου του χρωμίου στην επιφάνειά του. Η διάλυση του οξυγόνου από το χρώμιο συμβαίνει μόνο στους 700 C. Για άλλα πυρίμαχα μέταλλα, οι διαδικασίες οξείδωσης ξεκινούν περίπου στους 550 ºC.

Ψυχρή ευθραυστότητα

Η εξάπλωση της χρήσης ανθεκτικών στη θερμότητα μετάλλων στην παραγωγή παρεμποδίζεται από την αυξημένη τάση τους για ψυχρή ευθραυστότητα. Αυτό σημαίνει ότι όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από ένα ορισμένο επίπεδο, η ευθραυστότητα του μετάλλου αυξάνεται απότομα. Για το βανάδιο αυτή η θερμοκρασία είναι -195 ºC, για το νιόβιο -120 ºC και το βολφράμιο +330 ºC.

Η παρουσία ψυχρής ευθραυστότητας σε μέταλλα ανθεκτικά στη θερμότητα οφείλεται στην περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες στη σύνθεσή τους. Το μολυβδαίνιο ειδικής καθαρότητας (99,995%) διατηρεί αυξημένες πλαστικές ιδιότητες μέχρι τη θερμοκρασία του υγρού αζώτου. Αλλά η εισαγωγή μόνο 0,1% οξυγόνου μετατοπίζει το ψυχρό σημείο ευθραυστότητας στους -20 C.

Εφαρμογές

Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του '40, τα πυρίμαχα μέταλλα χρησιμοποιούνταν μόνο ως στοιχεία κράματος για τη βελτίωση των μηχανικών χαρακτηριστικών των κραμάτων μη σιδηρούχου χάλυβα με βάση τον χαλκό και το νικέλιο στην ηλεκτρική βιομηχανία. Στην παραγωγή σκληρών κραμάτων χρησιμοποιήθηκαν επίσης ενώσεις μολυβδαινίου και βολφραμίου.

Η τεχνική επανάσταση που σχετίζεται με την ενεργό ανάπτυξη της αεροπορίας, της πυρηνικής βιομηχανίας και της πυραυλικής επιστήμης έχει βρει νέους τρόπους χρήσης πυρίμαχων μετάλλων. Ακολουθεί μια μερική λίστα νέων εφαρμογών:

• Παραγωγή θερμικών ασπίδων για την κεντρική μονάδα και τα πλαίσια πυραύλων.
• Δομικό υλικό για υπερηχητικά αεροσκάφη.
• Το νιόβιο χρησιμεύει ως υλικό για την κηρήθρα του διαστημοπλοίου. Και στην πυραυλική επιστήμη χρησιμοποιείται ως εναλλάκτες θερμότητας.
• Συστατικά θερμοκινητήρων και πυραύλων: ακροφύσια, ποδιές ουράς, πτερύγια τουρμπίνας, πτερύγια ακροφυσίων.
• Το βανάδιο είναι η βάση για την κατασκευή σωλήνων λεπτού τοιχώματος στοιχείων καυσίμου αντιδραστήρων σύντηξης στην πυρηνική βιομηχανία.
• Το βολφράμιο χρησιμοποιείται ως νήμα ηλεκτρικών λαμπτήρων.
• Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην παραγωγή ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται για την τήξη γυαλιού. Επιπλέον, το μολυβδαίνιο είναι ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή καλουπιών έγχυσης.
• Παραγωγή εργαλείων θερμής επεξεργασίας εξαρτημάτων.

Βαθμολογήστε αυτό το άρθρο:

Ο ισχυρότερος σταθερός οξειδωτικός παράγοντας, είναι ένα σύμπλοκο διφθοριούχου κρυπτόνου και πενταφθοριούχου αντιμονίου. Λόγω της ισχυρής οξειδωτικής του δράσης (οξειδώνει όλα τα στοιχεία σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, συμπεριλαμβανομένου του οξυγόνου και του αζώτου στον αέρα), είναι πολύ δύσκολο για αυτό να μετρήσει το δυναμικό του ηλεκτροδίου. Ο μόνος διαλύτης που αντιδρά με αυτό αρκετά αργά είναι το άνυδρο υδροφθόριο.

Η πιο πυκνή ουσία, είναι όσμιο. Η πυκνότητά του είναι 22,5 g/cm3.

Το ελαφρύτερο μέταλλο- αυτό είναι λίθιο. Η πυκνότητά του είναι 0,543 g/cm3.

Το πιο ακριβό μέταλλο- Αυτό είναι Καλιφορνέζικο. Το τρέχον κόστος του είναι 6.500.000 $ ανά γραμμάριο.

Το πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης- αυτό είναι οξυγόνο. Η περιεκτικότητά του είναι το 49% της μάζας του φλοιού της γης.

Το σπανιότερο στοιχείο στον φλοιό της γης- αυτό είναι αστάτιν. Η περιεκτικότητά του σε ολόκληρο τον φλοιό της γης, σύμφωνα με τους ειδικούς, είναι μόνο 0,16 γραμμάρια.

Η πιο εύφλεκτη ουσία, είναι προφανώς μια λεπτή σκόνη ζιρκονίου. Για να μην καεί, είναι απαραίτητο να το τοποθετήσετε σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου σε μια πλάκα κατασκευασμένη από υλικό που δεν περιέχει αμέταλλα.

Ουσία με το χαμηλότερο σημείο βρασμού, είναι ήλιο. Το σημείο βρασμού του είναι -269 βαθμοί Κελσίου. Το ήλιο είναι η μόνη ουσία που δεν έχει σημείο τήξης σε κανονική πίεση. Ακόμη και στο απόλυτο μηδέν παραμένει υγρό. Το υγρό ήλιο χρησιμοποιείται ευρέως στην κρυογονική τεχνολογία.

Το πιο πυρίμαχο μέταλλο- αυτό είναι βολφράμιο. Το σημείο τήξεώς του είναι +3420 βαθμοί Κελσίου. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή νημάτων για λαμπτήρες.

Το πιο πυρίμαχο υλικόείναι ένα κράμα καρβιδίων αφνίου και τανταλίου (1:1). Έχει σημείο τήξης +4215 C.

Το πιο εύτηκτο μέταλλο, είναι υδράργυρος. Το σημείο τήξεώς του είναι -38,87 βαθμοί Κελσίου. Αυτή είναι το πιο βαρύ υγρό, η πυκνότητά του είναι 13,54 g/cm 3 .

Υψηλότερη διαλυτότητα στο νερό μεταξύ των στερεώνέχει τριχλωριούχο αντιμόνιο. Η διαλυτότητά του στους +25 C είναι 9880 γραμμάρια ανά λίτρο.

Το ελαφρύτερο αέριο, είναι υδρογόνο. Η μάζα του 1 λίτρου είναι μόνο 0,08988 γραμμάρια.

Το πιο βαρύ αέριο σε θερμοκρασία δωματίου, είναι εξαφθοριούχο βολφράμιο (bp +17 C). Η μάζα του είναι 12,9 g/l, δηλ. Μερικοί τύποι αφρού μπορεί να επιπλέουν σε αυτό.

Το πιο ανθεκτικό στα οξέα μέταλλο, είναι ιρίδιο. Μέχρι τώρα, δεν είναι γνωστό ούτε ένα οξύ ή μείγμα τους στο οποίο θα διαλυόταν.

Μεγαλύτερο εύρος ορίων συγκέντρωσης εκρηκτικώνέχει δισουλφίδιο άνθρακα. Όλα τα μείγματα ατμών δισουλφιδίου του άνθρακα με αέρα που περιέχει από 1 έως 50 τοις εκατό κατ' όγκο δισουλφίδιο άνθρακα μπορεί να εκραγούν.

Το ισχυρότερο σταθερό οξύείναι ένα διάλυμα πενταφθοριούχου αντιμονίου σε υδροφθόριο. Ανάλογα με τη συγκέντρωση του πενταφθοριούχου αντιμονίου, αυτό το οξύ μπορεί να έχει δείκτη Hammett έως -40.

Το πιο ασυνήθιστο ανιόν στο αλάτιείναι ένα ηλεκτρόνιο. Είναι μέρος του ηλεκτριδίου συμπλόκου νατρίου 18-crown-6.

Αρχεία για οργανική ύλη

Η πιο πικρή ουσία, είναι σακχαρινικό δενατόνιο. Λήφθηκε τυχαία κατά τη διάρκεια έρευνας για το βενζοϊκό δενατόνιο. Ο συνδυασμός του τελευταίου με το άλας νατρίου της σακχαρίνης παρήγαγε μια ουσία 5 φορές πιο πικρή από τον προηγούμενο κάτοχο του ρεκόρ (benzoate denatonia). Επί του παρόντος, και οι δύο αυτές ουσίες χρησιμοποιούνται για τη μετουσίωση του αλκοόλ και άλλων μη εδώδιμων προϊόντων.

Το πιο ισχυρό δηλητήριο, είναι μια βοτουλινική τοξίνη τύπου Α. Η θανατηφόρα δόση της για τα ποντίκια (LD50, ενδοπεριτοναϊκή) είναι 0,000026 μg/kg σωματικού βάρους. Είναι μια πρωτεΐνη με μοριακό βάρος 150.000 που παράγεται από το βακτήριο Clostridium botulinum.

Η πιο μη τοξική οργανική ουσία, είναι μεθάνιο. Όταν αυξάνεται η συγκέντρωσή του, η μέθη εμφανίζεται λόγω έλλειψης οξυγόνου και όχι ως αποτέλεσμα δηλητηρίασης.

Το ισχυρότερο προσροφητικό, ελήφθη το 1974 από ένα παράγωγο αμύλου, ακρυλαμιδίου και ακρυλικού οξέος. Αυτή η ουσία είναι ικανή να συγκρατεί νερό, η μάζα του οποίου είναι 1300 φορές μεγαλύτερη από τη δική της.

Οι πιο δύσοσμες ενώσεις, είναι η αιθυλική σεληνόλη και η βουτυλική μερκαπτάνη. Η συγκέντρωση που μπορεί να ανιχνεύσει ένα άτομο με τη μυρωδιά είναι τόσο μικρή που δεν υπάρχουν ακόμη μέθοδοι για τον ακριβή προσδιορισμό της. Υπολογίζεται ότι είναι 2 νανογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο αέρα.

Η πιο ισχυρή παραισθησιογόνος ουσία, είναι διαιθυλαμίδιο l-λυσεργικού οξέος. Μια δόση μόλις 100 μικρογραμμαρίων προκαλεί παραισθήσεις που διαρκούν περίπου μία ημέρα.

Η πιο γλυκιά ουσίαείναι Ν-(Ν-κυκλονονυλαμινο(4-κυανοφαινυλιμινο)μεθυλ)-2-αμινοοξικό οξύ. Αυτή η ουσία είναι 200.000 φορές πιο γλυκιά από ένα διάλυμα σακχαρόζης 2%, αλλά λόγω της τοξικότητάς της, προφανώς δεν θα χρησιμοποιηθεί ως γλυκαντικό. Από τις βιομηχανικές ουσίες, η πιο γλυκιά είναι η ταλίνη, η οποία είναι 3.500 - 6.000 φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη.

Το πιο αργό ένζυμο, είναι μια νιτρογενάση που καταλύει την αφομοίωση του ατμοσφαιρικού αζώτου από τα βακτήρια των όζων. Ο πλήρης κύκλος μετατροπής ενός μορίου αζώτου σε 2 ιόντα αμμωνίου διαρκεί ενάμιση δευτερόλεπτο.

Το πιο ισχυρό ναρκωτικό αναλγητικόείναι προφανώς μια ουσία που συντέθηκε στον Καναδά τη δεκαετία του '80. Η αποτελεσματική αναλγητική δόση του σε ποντίκια (υποδόρια χορήγηση) είναι μόνο 3,7 νανογραμμάρια ανά κιλό σωματικού βάρους, καθιστώντας το 500 φορές πιο ισχυρό από την ετορφίνη.

Οργανική ύλη με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε άζωτοείναι η δις(διαζοτετραζολυλ)υδραζίνη. Περιέχει 87,5% άζωτο. Αυτό το εκρηκτικό είναι εξαιρετικά ευαίσθητο σε κραδασμούς, τριβή και θερμότητα.

Ουσία με το μεγαλύτερο μοριακό βάροςείναι η αιμοκυανίνη του σαλιγκαριού (μεταφέρει οξυγόνο). Το μοριακό του βάρος είναι 918.000.000 daltons, που είναι μεγαλύτερο από το μοριακό βάρος του άρτιου DNA.

Από τα αρχαία χρόνια ο άνθρωπος έχει μάθει να επεξεργάζεται και να χρησιμοποιεί μέταλλα στη ζωή του. Ορισμένα από αυτά είναι κατάλληλα για την κατασκευή πιάτων και άλλων καταναλωτικών αγαθών, ενώ άλλα, όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή όπλων και ιατρικών οργάνων. Και ορισμένα μέταλλα και κράματα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολύπλοκων τεχνικών μηχανισμών, όπως ένα διαστημόπλοιο ή ένα αεροπλάνο. Ένα από τα χαρακτηριστικά που προσέχουν οι άνθρωποι όταν επιλέγουν ένα συγκεκριμένο υλικό είναι η ανθεκτικότητά του.

Πυρίμαχα μέταλλα

Όλοι οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές που εργάζονται στη μηχανολογία δίνουν προσοχή σε αυτό το χαρακτηριστικό. Ανάλογα με την αξία αυτού του χαρακτηριστικού, ένα άτομο μπορεί να υπολογίσει και να καθορίσει σε ποιο σχέδιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ορισμένα πυρίμαχα υλικά.

Τα υλικά των οποίων το σημείο τήξης είναι υψηλότερο από το σημείο τήξης του σιδήρου, ίσο με 1539 ° C, ονομάζονται πυρίμαχα. Τα πιο πυρίμαχα υλικά:

• ταντάλιο;
• νιόβιο;
• μολυβδαίνιο;
• ρήνιο;
• βολφράμιο.

Ο πλήρης κατάλογος περιέχει περισσότερα χημικά στοιχεία, αλλά δεν χρησιμοποιούνται όλα ευρέως στην παραγωγή και ορισμένα έχουν χαμηλότερα σημεία τήξης ή είναι ραδιενεργά.

Το βολφράμιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο. Φαίνεται ανοιχτό γκρι χρώμα και είναι αρκετά σκληρό και βαρύ. Ωστόσο, γίνεται εύθραυστο σε χαμηλές θερμοκρασίες και σπάει εύκολα (ψυχρή ευθραυστότητα). Εάν θερμάνετε βολφράμιο πάνω από 400 °C, θα γίνει όλκιμο. Το βολφράμιο δεν συνδυάζεται καλά με άλλες ουσίες. Εξάγεται από πολύπλοκα και σπάνια μεταλλεύματα, όπως:

• σχηλίτιδα;
• φερβερίτης?
• βολφραμίτης;
• hübnerite.

Η επεξεργασία μεταλλεύματος είναι μια πολύ περίπλοκη και δαπανηρή διαδικασία. Το εξαγόμενο υλικό διαμορφώνεται σε ράβδους ή τελειωμένα μέρη.

Το βολφράμιο ανακαλύφθηκε τον 18ο αιώνα, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν υπήρχαν φούρνοι ικανοί να θερμάνουν μέχρι το σημείο τήξης αυτού του πυρίμαχου μετάλλου. Οι επιστήμονες έχουν πραγματοποιήσει πολλές μελέτες και επιβεβαίωσαν ότι το βολφράμιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο. Αξίζει να σημειωθεί ότι σύμφωνα με μια από τις θεωρίες, το seaborgium έχει υψηλό σημείο τήξης, αλλά δεν είναι δυνατό να διεξαχθεί επαρκής αριθμός μελετών, επειδή είναι ραδιενεργό και ασταθές.

Η προσθήκη βολφραμίου στο χάλυβα αυξάνει τη σκληρότητά του, έτσι άρχισε να χρησιμοποιείται στην κατασκευή κοπτικών εργαλείων, γεγονός που αύξησε την ταχύτητα κοπής και ως εκ τούτου οδήγησε σε αύξηση της παραγωγής.

Το υψηλό κόστος και η δυσκολία επεξεργασίας αυτού του πυρίμαχου μετάλλου επηρεάζουν τους τομείς εφαρμογής του. Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που δεν είναι δυνατή η χρήση άλλου. Τα πλεονεκτήματά του:

• ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες.
• αυξημένη σκληρότητα?
• ανθεκτικό ή ελαστικό σε ορισμένες θερμοκρασίες.

Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά βοηθούν το βολφράμιο να βρει ευρεία εφαρμογή σε διάφορους τομείς, όπως:

• μεταλλουργία, για κράμα χάλυβες.
• ηλεκτρολογία, για νήματα, ηλεκτρόδια κ.λπ.
• μηχανολογία, στην κατασκευή μηχανισμών μετάδοσης και αξόνων, κιβωτίων ταχυτήτων και πολλά άλλα.
• παραγωγή αεροσκαφών, στην κατασκευή κινητήρων·
• διαστημική βιομηχανία, που χρησιμοποιείται σε ακροφύσια πυραύλων και κινητήρες αεριωθουμένων·
• στρατιωτικό-βιομηχανικό συγκρότημα, για οβίδες και φυσίγγια διάτρησης θωράκισης, θωράκιση στρατιωτικού εξοπλισμού, στο σχεδιασμό τορπιλών και χειροβομβίδων.
• χημική βιομηχανία, το βολφράμιο έχει καλή αντοχή στη διάβρωση στα οξέα, γι 'αυτό κατασκευάζονται πλέγματα φίλτρων από αυτό. Επιπλέον, ενώσεις με βολφράμιο χρησιμοποιούνται ως βαφές υφασμάτων, στην παραγωγή ενδυμάτων για τους πυροσβέστες και πολλά άλλα.

Ένας τέτοιος κατάλογος βιομηχανιών όπου χρησιμοποιείται αυτό το πυρίμαχο μέταλλο υποδηλώνει ότι η σημασία του για την ανθρωπότητα είναι πολύ μεγάλη. Κάθε χρόνο παράγονται δεκάδες χιλιάδες τόνοι καθαρού βολφραμίου σε όλο τον κόσμο και κάθε χρόνο η ζήτηση για αυτό αυξάνεται.

Απόκτηση πυρίμαχων υλικών

Η κύρια δυσκολία που συναντάται στην παραγωγή πυρίμαχων μετάλλων και κραμάτων είναι η υψηλή χημική τους δράση, η οποία εμποδίζει το στοιχείο να υπάρχει στην καθαρή του μορφή.

Η πιο κοινή τεχνολογία παραγωγής είναι η μεταλλουργία σκόνης. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να αποκτήσετε πυρίμαχη σκόνη μετάλλου.

1. Αναγωγή με τριοξείδιο του υδρογόνου. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει πολλά στάδια ο εξοπλισμός επεξεργασίας είναι φούρνοι πολλαπλών σωλήνων, με εύρος θερμοκρασίας από 750 έως 950 ° C. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για την παραγωγή μολυβδαινίου και βολφραμίου.
2. Αναγωγή με υδρογόνο από υπερρηνικό αμμώνιο. Σε θερμοκρασία περίπου 500 °C, στο τελικό στάδιο, η σκόνη που προκύπτει διαχωρίζεται από τα αλκάλια χρησιμοποιώντας οξέα και νερό. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή ρηνίου.
3. Άλατα διαφόρων μετάλλων χρησιμοποιούνται επίσης για τη λήψη σκόνης μολυβδαινίου. Για παράδειγμα, χρησιμοποιήστε άλας αμμωνίου του μετάλλου και τη σκόνη του όχι περισσότερο από το 15% της συνολικής μάζας. Το μείγμα θερμαίνεται στους 500-850 °C χρησιμοποιώντας αδρανές αέριο και στη συνέχεια η τεχνολογία παραγωγής προβλέπει αναγωγή με υδρογόνο σε θερμοκρασία 850-1000 °C.

Η σκόνη που λαμβάνεται με αυτές τις μεθόδους στη συνέχεια πυροσυσσωματώνεται σε ειδικές μορφές για περαιτέρω μεταφορά και αποθήκευση.

Σήμερα, αυτές οι μέθοδοι για την απόκτηση καθαρών πυρίμαχων μετάλλων συνεχίζουν να εξευγενίζονται και χρησιμοποιούνται νέες τεχνικές για την εξαγωγή υλικού από πετρώματα. Με την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας, της διαστημικής βιομηχανίας και της μεταλλουργίας, σύντομα θα μπορούμε να παρατηρήσουμε την εμφάνιση νέων μεθόδων, ίσως φθηνότερων και απλούστερων.

Εφαρμογή πυρίμαχων υλικών

Περιοχές στις οποίες χρησιμοποιούνται πυρίμαχα μέταλλα και κράματα:

• αεροπορία;
• πυραυλική επιστήμη?
• ηλεκτρονική;
• διαστημικό και στρατιωτικό συγκρότημα.

Όλοι αυτοί οι τομείς ενώνονται με τη χρήση των πιο πρόσφατων τεχνολογιών και διαδικασιών. Χρησιμοποιείται κυρίως σε ηλεκτρικές συσκευές, λαμπτήρες, ηλεκτρόδια, καθόδους, ασφάλειες και άλλα.

Έχουν βρει την εφαρμογή τους και στην πυρηνική ενέργεια. Τα πυρίμαχα μέταλλα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή σωλήνων πυρηνικών αντιδραστήρων, κελυφών και άλλων στοιχείων πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.

Στη χημική βιομηχανία, το βολφράμιο έχει βρει τη χρήση του για τη βαφή υφασμάτων και το ταντάλιο, του οποίου οι αντιδιαβρωτικές ιδιότητες χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πιάτων και εξοπλισμού.

Η χρήση πυρίμαχων μετάλλων στη σύνθεση των ελασμένων χάλυβων ενισχύει ορισμένες ιδιότητες αυτών. Αυτό βοηθά στην αύξηση της αντοχής, του σημείου τήξης και πολλών άλλων ιδιοτήτων.

Εκατομμύρια τόνοι πυρίμαχων μετάλλων παράγονται κάθε χρόνο σε όλο τον κόσμο. Χρησιμοποιούνται σε διάφορα κράματα και χάλυβες. Χωρίς αυτά, είναι αδύνατο να παραχθούν εργαλεία και υλικά υψηλής ποιότητας. Η ανάπτυξη του στρατιωτικού-βιομηχανικού συγκροτήματος, η κατασκευή αεροσκαφών, η ναυπηγική, η δημιουργία διαστημόπλοιων και η ασφάλεια στην πυρηνική βιομηχανία είναι αδύνατη χωρίς τη χρήση τους.

Τα μέταλλα είναι από τα πιο κοινά υλικά, μαζί με το γυαλί και το πλαστικό. Έχουν χρησιμοποιηθεί από τους ανθρώπους από την αρχαιότητα. Στην πράξη, οι άνθρωποι έμαθαν τις ιδιότητες των μετάλλων και τα χρησιμοποιούσαν επικερδώς για να φτιάχνουν πιάτα, είδη οικιακής χρήσης, διάφορες κατασκευές και έργα τέχνης. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των υλικών είναι η ανθεκτικότητα και η σκληρότητά τους. Στην πραγματικότητα, η εφαρμογή τους σε μια συγκεκριμένη περιοχή εξαρτάται από αυτές τις ιδιότητες.

Φυσικές ιδιότητες των μετάλλων

Όλα τα μέταλλα έχουν τις ακόλουθες γενικές ιδιότητες:

1. Χρώμα - ασημί-γκρι με χαρακτηριστική λάμψη. Οι εξαιρέσεις είναι: ο χαλκός και ο χρυσός. Διακρίνονται αντίστοιχα από κοκκινωπή και κίτρινη απόχρωση.
2. Η φυσική κατάσταση είναι στερεό, εκτός από τον υδράργυρο που είναι υγρό.
3. Η θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα εκφράζεται διαφορετικά για κάθε τύπο μετάλλου.
4. Η πλαστικότητα και η ελατότητα είναι μεταβλητές παράμετροι ανάλογα με το συγκεκριμένο μέταλλο.
5. Σημεία τήξης και βρασμού - καθιερώνει ανθεκτικότητα και συντήξη, έχει διαφορετικές τιμές για όλα τα υλικά.

Όλες οι φυσικές ιδιότητες των μετάλλων εξαρτώνται από τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος, το σχήμα, τη δύναμη και τη χωρική του διάταξη.

Πυρίμαχα μέταλλα

Αυτή η παράμετρος γίνεται σημαντική όταν τίθεται το ζήτημα της πρακτικής χρήσης των μετάλλων. Για τόσο σημαντικούς τομείς της εθνικής οικονομίας όπως η κατασκευή αεροσκαφών, η ναυπηγική και η μηχανολογία, η βάση είναι τα πυρίμαχα μέταλλα και τα κράματά τους. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εργαλείων εργασίας υψηλής αντοχής. Πολλά σημαντικά μέρη και προϊόντα παράγονται με χύτευση και τήξη. Με βάση τη δύναμή τους όλα τα μέταλλα χωρίζονται σε εύθραυστα και σκληρά και με βάση την ανθεκτικότητά τους χωρίζονται σε δύο ομάδες.

Πυρίμαχα μέταλλα χαμηλής τήξης

1. Πυρίμαχα - το σημείο τήξης τους υπερβαίνει το σημείο τήξης του σιδήρου (1539 °C). Αυτά περιλαμβάνουν πλατίνα, ζιρκόνιο, βολφράμιο, ταντάλιο. Υπάρχουν μόνο λίγα είδη τέτοιων μετάλλων. Στην πράξη, χρησιμοποιούνται ακόμη λιγότερο. Μερικά δεν χρησιμοποιούνται επειδή έχουν υψηλή ραδιενέργεια, άλλα είναι πολύ εύθραυστα και δεν έχουν την απαραίτητη απαλότητα, άλλα είναι επιρρεπή στη διάβρωση και υπάρχουν άλλα που δεν είναι οικονομικά βιώσιμα. Ποιο μέταλλο είναι το πιο πυρίμαχο; Αυτό ακριβώς θα συζητηθεί σε αυτό το άρθρο.
2. Τα μέταλλα χαμηλής τήξης είναι μέταλλα που, σε θερμοκρασία μικρότερη ή ίση με το σημείο τήξης του κασσίτερου 231,9 °C, μπορούν να αλλάξουν την κατάσταση συσσώρευσής τους. Για παράδειγμα, νάτριο, μαγγάνιο, κασσίτερος, μόλυβδος. Τα μέταλλα χρησιμοποιούνται στη ραδιοφωνική και στην ηλεκτρική μηχανική. Συχνά χρησιμοποιούνται για αντιδιαβρωτικές επιστρώσεις και ως αγωγοί.

Το βολφράμιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο

Είναι ένα σκληρό και βαρύ υλικό με μεταλλική λάμψη, ανοιχτό γκρι χρώμα, και έχει υψηλή ανθεκτικότητα. Είναι δύσκολο να μηχανουργηθεί. Σε θερμοκρασία δωματίου είναι εύθραυστο μέταλλο και σπάει εύκολα. Αυτό προκαλείται από μόλυνση με ακαθαρσίες οξυγόνου και άνθρακα. Το τεχνικά καθαρό βολφράμιο γίνεται πλαστικό σε θερμοκρασίες πάνω από 400 βαθμούς Κελσίου. Παρουσιάζει χημική αδράνεια και αντιδρά άσχημα με άλλα στοιχεία. Στη φύση, το βολφράμιο εμφανίζεται με τη μορφή πολύπλοκων ορυκτών, όπως:

• σχηλίτιδα;
• βολφραμίτης;
• φερβερίτης?
• hübnerite.

Το βολφράμιο λαμβάνεται από μετάλλευμα χρησιμοποιώντας σύνθετη χημική επεξεργασία σε μορφή σκόνης. Χρησιμοποιώντας μεθόδους συμπίεσης και πυροσυσσωμάτωσης παράγονται εξαρτήματα και ράβδοι απλού σχήματος. Το βολφράμιο είναι ένα πολύ ανθεκτικό στη θερμοκρασία στοιχείο. Ως εκ τούτου, δεν μπορούσαν να μαλακώσουν το μέταλλο για εκατό χρόνια. Δεν υπήρχαν φούρνοι που θα μπορούσαν να θερμάνουν έως και αρκετές χιλιάδες βαθμούς. Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι το βολφράμιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο. Αν και υπάρχει η άποψη ότι το seaborgium, σύμφωνα με θεωρητικά δεδομένα, έχει μεγαλύτερη ανθεκτικότητα, αυτό δεν μπορεί να ειπωθεί σταθερά, αφού είναι ραδιενεργό στοιχείο και έχει μικρή διάρκεια ζωής.

Ιστορικές πληροφορίες

Ο διάσημος Σουηδός χημικός Karl Scheele, ο οποίος είχε το επάγγελμα του φαρμακοποιού, ανακάλυψε μαγγάνιο, βάριο, χλώριο και οξυγόνο σε ένα μικρό εργαστήριο, πραγματοποιώντας πολυάριθμα πειράματα. Και λίγο πριν πεθάνει το 1781, ανακάλυψε ότι το ορυκτό βολφράμιο είναι άλας ενός άγνωστου τότε οξέος. Μετά από δύο χρόνια δουλειάς, οι μαθητές του, οι δύο αδερφοί d'Eluyar (Ισπανοί χημικοί), απομόνωσαν ένα νέο χημικό στοιχείο από το ορυκτό και το ονόμασαν βολφράμιο. Μόλις έναν αιώνα αργότερα, το βολφράμιο - το πιο πυρίμαχο μέταλλο - έκανε μια πραγματική επανάσταση στη βιομηχανία.

Ιδιότητες κοπής βολφραμίου

Το 1864, ο Άγγλος επιστήμονας Robert Muschet χρησιμοποίησε βολφράμιο ως πρόσθετο κράματος στον χάλυβα, το οποίο μπορούσε να αντέξει την κόκκινη θερμότητα και να αυξήσει περαιτέρω τη σκληρότητα. Οι κόφτες, που κατασκευάστηκαν από τον προκύπτοντα χάλυβα, αύξησαν την ταχύτητα κοπής μετάλλου κατά 1,5 φορές και έγινε 7,5 μέτρα ανά λεπτό.

Εργαζόμενοι προς αυτή την κατεύθυνση, οι επιστήμονες απέκτησαν νέες τεχνολογίες, αυξάνοντας την ταχύτητα επεξεργασίας μετάλλων χρησιμοποιώντας βολφράμιο. Το 1907, εμφανίστηκε μια νέα ένωση βολφραμίου με κοβάλτιο και χρώμιο, η οποία έγινε ο ιδρυτής των σκληρών κραμάτων ικανών να αυξήσουν την ταχύτητα κοπής. Επί του παρόντος, έχει αυξηθεί στα 2000 μέτρα ανά λεπτό, και όλα αυτά χάρη στο βολφράμιο - το πιο πυρίμαχο μέταλλο.

Εφαρμογές βολφραμίου

Αυτό το μέταλλο έχει σχετικά υψηλή τιμή και είναι δύσκολο να επεξεργαστεί μηχανικά, επομένως χρησιμοποιείται όπου είναι αδύνατη η αντικατάστασή του με άλλα υλικά παρόμοιων ιδιοτήτων. Το βολφράμιο αντέχει τέλεια τις υψηλές θερμοκρασίες, έχει σημαντική αντοχή, είναι προικισμένο με σκληρότητα, ελαστικότητα και ανθεκτικότητα, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας:

• Μεταλλουργική. Είναι ο κύριος καταναλωτής βολφραμίου, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή κραματοποιημένων χάλυβων υψηλής ποιότητας.
• Ηλεκτροτεχνικά. Το σημείο τήξης του πιο πυρίμαχου μετάλλου είναι σχεδόν 3400 °C. Η ανθεκτικότητα του μετάλλου του επιτρέπει να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή νημάτων πυρακτώσεως, αγκίστρων φωτισμού και ηλεκτρονικών λαμπτήρων, ηλεκτροδίων, σωλήνων ακτίνων Χ και ηλεκτρικών επαφών.

• Μηχανολογία. Λόγω της αυξημένης αντοχής των χάλυβων που περιέχουν βολφράμιο, κατασκευάζονται συμπαγείς σφυρηλατημένοι ρότορες, γρανάζια, στροφαλοφόροι άξονες και μπιέλες.
• Αεροπορία. Ποιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή σκληρών και ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων, από τα οποία κατασκευάζονται μέρη κινητήρων αεροσκαφών, ηλεκτρικές συσκευές κενού και νημάτια πυρακτώσεως; Η απάντηση είναι απλή - είναι βολφράμιο.
• Χώρος. Ο χάλυβας που περιέχει βολφράμιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακροφυσίων εκτόξευσης και μεμονωμένων στοιχείων για κινητήρες αεριωθουμένων.
• Στρατιωτικός. Η υψηλή πυκνότητα του μετάλλου καθιστά δυνατή την παραγωγή οβίδων διάτρησης θωράκισης, σφαιρών, θωράκισης για τορπίλες, οβίδες και άρματα μάχης και χειροβομβίδες.
• Χημική ουσία. Το ανθεκτικό σύρμα βολφραμίου έναντι οξέων και αλκαλίων χρησιμοποιείται για πλέγματα φίλτρων. Το βολφράμιο χρησιμοποιείται για την αλλαγή του ρυθμού των χημικών αντιδράσεων.
• Υφασμα. Το βολφραμικό οξύ χρησιμοποιείται ως βαφή για υφάσματα και το βολφραμικό νάτριο χρησιμοποιείται για την κατασκευή υφασμάτων από δέρμα, μετάξι, αδιάβροχα και πυρίμαχα.

Ο παραπάνω κατάλογος χρήσεων του βολφραμίου σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας υποδηλώνει την υψηλή αξία αυτού του μετάλλου.

Παρασκευή κραμάτων με βολφράμιο

Το βολφράμιο, το πιο πυρίμαχο μέταλλο στον κόσμο, χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή κραμάτων με άλλα στοιχεία για τη βελτίωση των ιδιοτήτων των υλικών. Τα κράματα που περιέχουν βολφράμιο παράγονται συνήθως χρησιμοποιώντας τεχνολογία μεταλλουργίας σκόνης, αφού η συμβατική μέθοδος μετατρέπει όλα τα μέταλλα σε πτητικά υγρά ή αέρια στο σημείο τήξης τους. Η διαδικασία σύντηξης λαμβάνει χώρα σε ατμόσφαιρα κενού ή αργού για να αποφευχθεί η οξείδωση. Ένα μείγμα μεταλλικών σκονών συμπιέζεται, πυροσυσσωματώνεται και τήκεται. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μόνο η σκόνη βολφραμίου συμπιέζεται και πυροσυσσωματώνεται και στη συνέχεια το πορώδες τεμάχιο εργασίας είναι κορεσμένο με τήγμα άλλου μετάλλου. Με αυτόν τον τρόπο λαμβάνονται κράματα βολφραμίου με ασήμι και χαλκό. Ακόμη και μικρές προσθήκες του πιο πυρίμαχου μετάλλου αυξάνουν τη θερμική αντίσταση, τη σκληρότητα και την αντίσταση στην οξείδωση στα κράματα με μολυβδαίνιο, ταντάλιο, χρώμιο και νιόβιο. Οι αναλογίες σε αυτή την περίπτωση μπορεί να είναι απολύτως οτιδήποτε ανάλογα με τις ανάγκες του κλάδου. Πιο πολύπλοκα κράματα, ανάλογα με την αναλογία των συστατικών με σίδηρο, κοβάλτιο και νικέλιο, έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες:

• μην ξεθωριάζουν στον αέρα.
• έχουν καλή χημική αντοχή.
• έχουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες: σκληρότητα και αντοχή στη φθορά.

Το βολφράμιο σχηματίζει μάλλον πολύπλοκες ενώσεις με το βηρύλλιο, το τιτάνιο και το αλουμίνιο. Διακρίνονται για την αντοχή τους στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς και για την αντοχή τους στη θερμότητα.

Ιδιότητες κραμάτων

Στην πράξη, το βολφράμιο συνδυάζεται συχνά με μια ομάδα άλλων μετάλλων. Για την κατασκευή χειρουργικών εργαλείων χρησιμοποιούνται ενώσεις βολφραμίου με χρώμιο, κοβάλτιο και νικέλιο, που έχουν αυξημένη αντοχή στα οξέα. Και τα ειδικά ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα, εκτός από το βολφράμιο - το πιο πυρίμαχο μέταλλο, περιέχουν χρώμιο, νικέλιο, αλουμίνιο και νικέλιο. Το βολφράμιο, το κοβάλτιο και ο σίδηρος είναι από τις καλύτερες ποιότητες μαγνητικού χάλυβα.

Τα πιο εύτηκτα και πυρίμαχα μέταλλα

Τα μέταλλα χαμηλής τήξης περιλαμβάνουν όλα τα μέταλλα των οποίων το σημείο τήξης είναι χαμηλότερο από αυτό του κασσίτερου (231,9 °C). Στοιχεία αυτής της ομάδας χρησιμοποιούνται ως αντιδιαβρωτικά επιχρίσματα, στην ηλεκτρική και ραδιομηχανική και αποτελούν μέρος των κραμάτων κατά της τριβής. Ο υδράργυρος, του οποίου το σημείο τήξης είναι -38,89 °C, είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου και χρησιμοποιείται ευρέως σε επιστημονικά όργανα, λαμπτήρες υδραργύρου, ανορθωτές, διακόπτες και παραγωγή χλωρίου. Ο υδράργυρος έχει το χαμηλότερο σημείο τήξης σε σύγκριση με άλλα μέταλλα που περιλαμβάνονται στην εύτητη ομάδα. Τα πυρίμαχα μέταλλα περιλαμβάνουν όλα τα μέταλλα των οποίων το σημείο τήξης είναι υψηλότερο από αυτό του σιδήρου (1539 °C). Χρησιμοποιούνται συχνότερα ως πρόσθετα στην κατασκευή κραματοποιημένων χάλυβων και μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως βάση για ορισμένα ειδικά κράματα. Το βολφράμιο, το οποίο έχει μέγιστο σημείο τήξης 3420 °C, χρησιμοποιείται στην καθαρή του μορφή κυρίως για νήματα σε ηλεκτρικούς λαμπτήρες.

Αρκετά συχνά στα σταυρόλεξα τίθενται ερωτήσεις: ποιο μέταλλο είναι το πιο εύτηκτο ή το πιο πυρίμαχο; Τώρα, χωρίς δισταγμό, μπορείτε να απαντήσετε: το πιο εύτηκτο είναι ο υδράργυρος και το πιο πυρίμαχο είναι το βολφράμιο.

Εν συντομία για το υλικό

Αυτό το μέταλλο ονομάζεται κύριο δομικό υλικό. Τα σιδερένια μέρη βρίσκονται τόσο σε διαστημόπλοιο ή υποβρύχιο όσο και στο σπίτι στην κουζίνα με τη μορφή μαχαιροπήρουνων και διαφόρων διακοσμητικών. Αυτό το μέταλλο έχει ασημί-γκρι χρώμα, έχει απαλότητα, ολκιμότητα και μαγνητικές ιδιότητες. Ο σίδηρος είναι ένα πολύ ενεργό στοιχείο που σχηματίζεται μια μεμβράνη οξειδίου στον αέρα, η οποία εμποδίζει τη συνέχιση της αντίδρασης. Η σκουριά εμφανίζεται σε υγρό περιβάλλον.

Σημείο τήξης του σιδήρου

Το σίδερο έχει ολκιμότητα, σφυρηλατείται εύκολα και χυτεύεται δύσκολα. Αυτό το ανθεκτικό μέταλλο επεξεργάζεται εύκολα μηχανικά και χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαγνητικών μηχανισμών κίνησης. Η καλή ελαστικότητα του επιτρέπει να χρησιμοποιείται για διακοσμητικές διακοσμήσεις. Είναι ο σίδηρος το πιο πυρίμαχο μέταλλο; Πρέπει να σημειωθεί ότι το σημείο τήξεώς του είναι 1539 °C. Και εξ ορισμού, τα πυρίμαχα μέταλλα περιλαμβάνουν μέταλλα των οποίων το σημείο τήξης είναι υψηλότερο από αυτό του σιδήρου.

Μπορούμε σίγουρα να πούμε ότι ο σίδηρος δεν είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο και δεν ανήκει καν σε αυτή την ομάδα στοιχείων. Ανήκει σε υλικά μέσης τήξης. Ποιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο; Μια τέτοια ερώτηση δεν θα σας εκπλήξει τώρα. Μπορείτε να απαντήσετε με ασφάλεια - αυτό είναι βολφράμιο.

Αντί για συμπέρασμα

Περίπου τριάντα χιλιάδες τόνοι βολφραμίου ετησίως παράγονται παγκοσμίως. Αυτό το μέταλλο περιλαμβάνεται σίγουρα στις καλύτερες ποιότητες χάλυβα για την κατασκευή εργαλείων. Έως και το 95% του συνόλου του παραγόμενου βολφραμίου καταναλώνεται για τις ανάγκες της μεταλλουργίας. Για να μειώσουν το κόστος της διαδικασίας, χρησιμοποιούν κυρίως ένα φθηνότερο κράμα που αποτελείται από 80% βολφράμιο και 20% σίδηρο. Χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες του βολφραμίου, το κράμα του με χαλκό και νικέλιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή δοχείων που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση ραδιενεργών ουσιών. Στην ακτινοθεραπεία, το ίδιο κράμα χρησιμοποιείται για την κατασκευή οθονών, παρέχοντας αξιόπιστη προστασία.

Φυσικοί από το Imperial College του Λονδίνου, το Ινστιτούτο Υπερουρανίων Στοιχείων (Καρλσρούη) και το Πανεπιστήμιο του Λονδίνου έχουν αποσαφηνίσει τα σημεία τήξης των καρβιδίων του αφνίου και του τανταλίου. Χρησιμοποιώντας μεθόδους τήξης με λέιζερ, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι το καθαρό καρβίδιο του αφνίου - HfC0.98 - έχει το υψηλότερο σημείο τήξης - το υλικό λιώνει στους 3959 ± 84 βαθμούς Κελσίου. Παλαιότερα πιστευόταν ότι το πιο πυρίμαχο υλικό που ήταν γνωστό ήταν το μικτό καρβίδιο αφνίου-τανταλίου, που περιείχε περίπου 20 τοις εκατό άφνιο. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Scientific Reports και περιγράφεται εν συντομία σε δελτίο τύπου του κολεγίου.

Ως αποτέλεσμα, αποδείχθηκε ότι το καρβίδιο του τανταλίου έχει το χαμηλότερο σημείο τήξης - αντιστοιχεί σε 3768 ± 84 βαθμούς Κελσίου. Παλαιότερα πιστευόταν ότι το πιο πυρίμαχο υλικό που ήταν γνωστό ήταν το μικτό καρβίδιο αφνίου-τανταλίου, που περιείχε περίπου 20 τοις εκατό άφνιο. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Scientific Reports και περιγράφεται εν συντομία σε δελτίο τύπου του κολεγίου.

Η έρευνα για το σημείο τήξης των καρβιδίων του αφνίου και του τανταλίου χρονολογείται από το πρώτο μισό του 20ού αιώνα. Για αυτό, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Pirani-Altertum: μια πλάκα υλικού με μια τρύπα στο κέντρο θερμάνθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Η πλάκα παρακολουθήθηκε χρησιμοποιώντας ένα πυρόμετρο. Τη στιγμή της τήξης, η τρύπα γέμισε με υλικό και άλλαξε τη λάμψη της. Η εξάπλωση των θερμοκρασιών τήξης που προσδιορίστηκε με αυτή τη μέθοδο για το καρβίδιο του αφνίου ήταν σχεδόν διακόσιοι βαθμοί και από τα αποτελέσματα των μετρήσεων ήταν δύσκολο να προσδιοριστεί με σαφήνεια ποιο από τα καρβίδια του αφνίου και του τανταλίου ήταν το πιο πυρίμαχο.

Οι συγγραφείς της νέας εργασίας, σημειώνοντας τις ατέλειες των πρώιμων πυρόμετρων και μεθόδων, πρότειναν τη χρήση μιας νέας προσέγγισης για τον προσδιορισμό του σημείου τήξης. Σε αυτό, ένα κεραμικό δείγμα έλιωσε υπό την επίδραση ενός ισχυρού λέιζερ 4,5 κιλοβάτ, μετά το οποίο οι ερευνητές παρακολούθησαν τη λάμψη του. Η στιγμή τήξης προσδιορίστηκε από την αλλαγή στην ανάκλαση από την επιφάνεια. Μετά από αυτό, το λέιζερ απενεργοποιήθηκε και η θερμοκρασία τήξης προσδιορίστηκε από το πλατό στο γράφημα ψύξης του δείγματος: τη στιγμή της στερεοποίησης, η θερμότητα που αφαιρέθηκε από το δείγμα δεν αλλάζει τη θερμοκρασία του.

Ως αποτέλεσμα, αποδείχθηκε ότι το καρβίδιο του τανταλίου έχει το χαμηλότερο σημείο τήξης - αντιστοιχεί σε 3768 ± 77 βαθμούς Κελσίου. Είναι ενδιαφέρον ότι σε ορισμένες πρώιμες εργασίες, το καρβίδιο του τανταλίου, αντίθετα, θεωρήθηκε πιο πυρίμαχο από το καρβίδιο του αφνίου. Η σύνθεση Ta0.8Hf0.2C, που προηγουμένως θεωρούνταν κάτοχος ρεκόρ, είχε υψηλές θερμοκρασίες τήξης - περίπου 3905 ± 82 βαθμούς Κελσίου. Τα υπόλοιπα μικτά καρβίδια έλιωσαν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Ο απόλυτος κάτοχος του ρεκόρ, σύμφωνα με τη νέα εργασία, είναι το καρβίδιο του αφνίου HfC0,98 το υλικό λιώνει στους 3959 ± 84 βαθμούς Κελσίου. Για σύγκριση, το πιο πυρίμαχο μέταλλο είναι το βολφράμιο, που λιώνει στους 3422 βαθμούς Κελσίου. Πιστεύεται ότι τα κεραμικά καρβιδίου μπορούν να βρουν εφαρμογή στην κατασκευή υπερηχητικών αεροσκαφών. Όταν κινείστε στην ατμόσφαιρα με ταχύτητες πάνω από πέντε αριθμούς Mach, η θερμική προστασία πρέπει να αντέχει σε θερμοκρασίες 2200 Kelvin και υψηλότερες. Προηγουμένως, χημικοί από το Πανεπιστήμιο Μπράουν (Πρόβιντενς) προέβλεψαν θεωρητικά την ύπαρξη μιας φάσης μικτού καρβιδίου του αφνίου-νιτριδίου με υψηλό σημείο τήξης - πάνω από 4400 Κέλβιν. Η σύνθεσή του αντιστοιχεί στον τύπο HfN0.38C0.51.