Самое тугоплавкое вещество в мире: Физики определили самое тугоплавкое вещество
alexxlab | 09.03.2023 | 0 | Разное
Физики определили самое тугоплавкое вещество
Физики из Имперского колледжа Лондона, Института трансурановых элементов (Карлсруэ) и Университета Лондона уточнили температуры плавления карбидов гафния и тантала. С помощью лазерных методов плавки ученые показали, что наибольшей температурой плавления обладает чистый карбид гафния — HfC0,98 — материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Ранее считалось, что самым тугоплавким материалом из известных является смешанный карбид гафния-тантала, содержащий примерно 20 процентов гафния. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, кратко о нем сообщает пресс-релиз колледжа.
Исследования температуры плавления карбидов гафния и тантала датируются еще первой половиной XX века. Для этого использовался метод Пирани-Алтертума: с помощью электрического тока нагревалась пластинка материала с отверстием в центре. За пластинкой следили с помощью пирометра. В момент плавления отверстие оказывалось заполнено материалом и изменяло свое свечение.
Разброс температур плавления, определенных этим методом для карбида гафния составил почти двести градусов, и по результатам измерений трудно было однозначно определить, какой из карбидов гафния и тантала является самым тугоплавким.
Авторы новой работы, отметив несовершенство ранних пирометров и методик, предложили использовать новый подход для определения температуры плавления. В ней образец керамики плавился под действием мощного 4,5-киловаттного лазера, после чего исследователи следили за его свечением. Момент плавления определялся по изменению отражения от поверхности. После этого лазер отключался, а температура плавления определялась по плато на графике остывания образца: в момент затвердевания отводимая от образца теплота не меняет его температуры.
В результате оказалось, что наименьшей температурой плавления обладает карбид тантала — она соответствует 3768 ± 77 градусам Цельсия. Интересно, что в некоторых ранних работах карбид тантала наоборот считался более тугоплавким, чем карбид гафния.
Высокими температурами плавления обладал состав Ta0.8Hf0.2C, ранее считавшийся рекордсменом — порядка 3905 ± 82 градусов Цельсия. Остальные смешанные карбиды плавились при более низких температурах. Абсолютным рекордсменом, по данным новой работы, стал карбид гафния HfC0,98, материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Для сравнения, самым тугоплавким металлом является вольфрам, плавящийся при 3422 градусах Цельсия.
Считается, что карбидные керамики могут найти применение при строительстве гиперзвуковых самолетов. При движении в атмосфере на скорости свыше пяти чисел Маха теплозащита должна выдерживать температуры в 2200 кельвин и выше.
Ранее химики из Университета Брауна (Провиденс) теоретически предсказали существование фазы смешанного карбида-нитрида гафния с рекордно высокой температурой плавления — свыше 4400 кельвин. Ее состав отвечает формуле HfN0.38C0.51.
Владимир Королёв
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Ученые создали самый тугоплавкий материал – Наука
ТАСС, 19 мая. Ученые синтезировали керамический материал с температурой плавления более 4 тыс. °С. Это делает его самым тугоплавким из известных науке материалов, пишет пресс-служба НИТУ “МИСиС”.
Подобный материал, как пишет пресс-служба, можно использовать при изготовлении носовых обтекателей ракет и тех частей реактивных двигателей и крыльев самолетов, на которые ложатся особенно сложные тепловые и механические нагрузки. Это особенно важно при разработке космических кораблей и систем, которые могут многократно летать в космос и садиться на Землю.
“При выходе и повторном входе в атмосферу на поверхности и кромке крыльев воздушно-космических кораблей могут наблюдаться температуры порядка 2–4 тыс. °С. Поэтому возник вопрос о разработке новых материалов, способных работать при столь высоких температурах”, – сказал один из авторов работы, сотрудник НИТУ “МИСиС” Дмитрий Московских.
Московских и его коллеги сделали большой шаг в сторону решения этой проблемы.
Тугоплавкость материала, который они создали, превосходит все известные соединения такого рода, а также другие известные вещества. При этом он отличается высокой механической прочностью.
Материал представляет собой соединение гафния с углеродом и азотом. Его существование еще в 2015 году предсказали американские химики из Брауновского университета. Их расчеты указали, что тугоплавкость этого материала должна достигать 4415 кельвинов, превосходя в этом отношении карбид тантала-гафния(TaHfC).
Российские исследователи и их коллеги из Университета Нотр-Дам (США) проверили это предсказание на практике. Они придумали, как получать большие количества этого соединения, чтобы можно было оценить его тугоплавкость и механические свойства.
Для этого ученые перемололи в специальной мельнице порошки из гафния и углерода, после чего поставили получившуюся смесь в специальную печь, которая была заполнена чистым азотом. Вставив в порошок электроды из вольфрама и пропустив через них ток, материаловеды запустили реакцию образования карбонитрида гафния, поддерживая четко выверенную температуру и давление внутри печи.
Просветив полученный порошок рентгеновским илучением, химики убедились в том, что они получили чистый карбонитрид гафния (HfCN), механические свойства которого совпадали с тем, что предсказывали теоретики в 2015 году. После этого Московских и его коллеги сравнили созданный ими материал с еще одним тугоплавким веществом, карбидом гафния (HfC).
Для этого ученые спрессовали порошок из того и другого вещества в тонкий лист и поместили их внутрь графитовых пластин, подключенных к мощному источнику тока. Эти опыты показали, что новый материал был более тугоплавок, чем его предшественник. Однако точную температуру его плавления ученые измерить не смогли. Пока можно только сказать, что она больше 4 тыс. °С (4273 кельвинов).
В дальнейшем, как отмечают ученые, они планируют измерить точную температуру плавления этого материала с помощью методов высокотемпературной пирометрии. Вдобавок они хотят проверить, как карбонитрид гафния ведет себя в гиперзвуковых условиях. Это важно для в аэрокосмической промышленности.
Какой самый огнеупорный материал в мире?
Какой самый огнеупорный материал в мире?
0 Комментарий админ
просмотров сообщений: 2,730
На вопрос о материале с самой высокой температурой плавления в мире многие ответят: « Вольфрам ». Но я хочу сказать вам, что этот ответ верен только наполовину. Как мы все знаем, вольфрам — это чистый металл с самой высокой температурой плавления в мире, но самый тугоплавкий материал в мире — это не вольфрам. Тогда что такое самый огнеупорный материал в мире?
огнеупорный материал
Российские исследователи синтезировали порошковую смесь методом импульсного пламенного спекания в экстремальных условиях. Материал, состоящий в основном из карбида и нитрида гафния, имеет температуру плавления 4126,85. Карбиды и нитриды гафния имеют самые высокие температуры плавления в мире.
Такие термостойкие материалы будут в основном использоваться в оборонной и военной промышленности, аэрокосмической промышленности, электронной информации, энергетике, химической обороне, металлургии и атомной промышленности и других передовых областях с хорошей перспективой применения.
Самый тугоплавкий материал в мире находится в стадии исследования, а теперь давайте сосредоточимся на том, который реально используется в жизни. Среди всех чистых металлов вольфрам имеет максимальную температуру плавления 3417 ± 10 ℃. Это стально-серый или серебристо-белый металл с очень сильными физическими характеристиками. Он не только имеет самую высокую температуру плавления среди всех нелегированных металлов, но также обладает высокой плотностью, хорошей жаропрочностью и коррозионной стойкостью.
Благодаря своим превосходным специальным свойствам вольфрам широко используется в горнодобывающей промышленности, металлургии, машиностроении, строительстве, транспорте, электронике, химической промышленности, легкой промышленности, текстильной промышленности, военной промышленности, аэрокосмической промышленности, науке и технике и других областях.
Вольфрам использовался в электрическом и электронном оборудовании. Он был первым и наиболее часто использовался в качестве вольфрамовой нити накаливания в лампочках, а также в рентгеновских трубках и суперсплавах. Вольфрамовый стержень применяется в качестве теплопроводов, сварочных электродов, насадок для производства кварца, мешалок для плавки, тяжелых молотов, крепежных изделий и т. д. Вольфрамовые тигли нашли широкое применение в технологиях выращивания монокристаллов из расплавленного корунда, а также в электронике и технологиях термического испарения – осаждения различных веществ.
Детали противовеса из вольфрамового сплава
Вольфрам является важным стратегическим металлом и основным материалом для военной промышленности. Наиболее известное применение вольфрама – в различных высокоскоростных боеприпасах, таких как пули, бронебойные пули, боеголовки, гранаты, артиллерийские и танковые орудия.
Высокая плотность вольфрама повышает проникающую способность и мощность снаряда, а также он не радиоактивен, поэтому является идеальным бронебойным материалом.
Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять самых огнеупорных материалов в мире. Если вы хотите узнать больше об огнеупорных материалах, мы советуем вам посетить Advanced Refractory Metals (ARM) для получения дополнительной информации.
Штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния, США, Advanced Refractory Metals (ARM) является ведущим поставщиком тугоплавких металлов по всему миру, предоставляя клиентам высококачественные изделия из тугоплавких металлов, такие как вольфрам, молибден, тантал, рений, титан, и цирконий по очень конкурентоспособной цене. Пожалуйста, посетите https://www.refractorymetal.org для получения дополнительной информации.
Похожие сообщения:
Применение титана в часах
На что похож основной вольфрамовый металл?
Почему цирконий является переходным металлом?
Свойства и применение противовеса из вольфрамового сплава
Какой самый тугоплавкий металл в мире?
Какой самый тугоплавкий металл в мире?
0 Комментарий админ
просмотров сообщений: 3,859
В семействе цветных металлов вольфрам на протяжении сотен лет сохраняет титул «Чемпион при высоких температурах». Первым в мире человеком, открывшим
Самый тугоплавкий металл в мире
Вообще металлы с температурой плавления выше 1650 ℃ и определенным запасом и металлы с температурой плавления выше температуры плавления циркония ( 1852 ℃ ) называются тугоплавкими металлы.
Типичными тугоплавкими металлами являются вольфрам , тантал , молибден , ниобий , хром, ванадий, цирконий и титан. В следующем видео показаны огнеупорные свойства вольфрама в ходе эксперимента.
Как тугоплавкий металл , вольфрам обладает наиболее важными преимуществами хорошей жаропрочности, хорошей коррозионной стойкостью к расплавленным щелочным металлам и парам, а также к улетучиванию оксидов и жидким оксидам только при температуре выше 1000 °С .
Однако у него также есть недостаток, заключающийся в том, что температура пластически-хрупкого перехода высока, и его трудно пластически обрабатывать при комнатной температуре. 9Тугоплавкий металл 0013 , представленный вольфрамом , широко используется в металлургии, химической промышленности, электронике, источниках света, машиностроении и других областях.
Твердость вольфрама также является одной из лучших среди металлов. Удивительно, но этот металл с высокой температурой плавления и высокой твердостью обладает редкой пластичностью. 1-килограммовый вольфрамовый стержень может тянуть более 300 километров вольфрамовой проволоки.
Нить накала обладает определенной прочностью в высокотемпературной среде 3000 градусов по Цельсию, имеет высокую светоотдачу и длительный срок службы и является хорошим материалом для изготовления различных нитей накала ламп.
Когда горит лампа накаливания, температура нити накала выше 3000 ℃. При такой температуре другие металлы уже расплавились в жидкость, а то и в газ, а выдерживает только вольфрам.
Наиболее часто вольфрам используется для изготовления вольфрамовой стали . Вольфрамовая сталь
используется для создания инструментов, которые в несколько раз или даже в десятки раз прочнее, чем инструменты из обычной стали.