Металл, способный выдерживать самые высокие температуры, также не особенно дорог, поэтому вольфрам является предпочтительным металлом для высокотемпературных применений, таких как лампочка нити накала , сварка электроды , и нагревательные элементы печи .

Используется в суперсплавах для реактивных двигателей для замедления диффузии (в основном 70% извлеченного рения используется для этой цели). Это редкий/дорогой элемент, поэтому он редко используется в качестве основного основного металла в сплаве.

На самом деле его применение почти не связано с его высокой температурой плавления, потому что оксид осмия сверхтоксичен. Однако он может быть чрезвычайно твердым/износостойким при обычных температурах — например, вы могли использовать сплав осмия и иридия для наконечников перьевых ручек.

Тантал используется для изготовления высокотемпературных коррозионно-стойких сплавов, таких как те, которые используются в деталях вакуумной печи .

Как и многие другие материалы в его списке, молибден в основном используется для сплавов с другими металлами. Он находит широкое применение в суперсплавах для реактивных двигателей. Это полезный легирующий элемент, потому что он относительно легкий. Mo и Nb имеют наилучшее сочетание низкой плотности и высокой температуры плавления.

Ниобий — элемент, используемый в суперсплавах. Сплавы на основе ниобия также используются в аэрокосмической технике в качестве материалов для сопел двигателей жидкостных ракет.

Существуют свечи зажигания на основе иридия , которые используются в авиации. Он в основном используется в приложениях, связанных с электроникой.

Когда речь идет о высокотемпературных применениях, рутений используется в качестве легирующей добавки к суперсплавам. Рутений также может быть сплавлен с платиной для повышения износостойкости платины без потери других свойств платины.

Как и многие другие материалы в этом списке, гафний в основном используется для сплавов с другими металлами, такими как Fe, Ti, Nb, Ta и другими. Сплав C103, состоящий из Nb (89%), Hf (10%) и Ti (1%), использовался в соплах жидкостных ракетных двигателей основного двигателя лунных модулей Apollo. Иногда его добавляют в суперсплавы на основе никеля для улучшения сцепления защитных оксидных слоев.

Технеций является радиоактивным, что несколько ограничивает его применение. Однако его можно использовать для медицинской радиационной визуализации, а также его можно легировать сталью для повышения коррозионной стойкости. Вам просто нужно убедиться, что эта сталь находится в месте, куда люди не могут добраться!

Родий — это благородный металл, который редко вступает в реакцию с другими химическими веществами, что делает его хорошим катализатором. Как и Pt, Rh используется для проводов, которые могут подвергаться воздействию горячей/коррозионной среды. Pt может выдерживать высокие температуры и коррозию без легирования , что позволяет ей сохранять свою электропроводность. Родий встречается даже реже, чем платина.

Ванадий используется в реактивных двигателях в качестве легирующей добавки к техническому титановому сплаву (Ti-6Al-4V). Один сплав на основе ванадия (V-4Cr-4Ti) является многообещающим кандидатом для использования в будущих термоядерных реакторах

Хотя хром имеет высокую температуру плавления, он более известен своей низкой плотностью и устойчивостью к окислению. Cr является основным легирующим элементом (помимо железа) в нержавеющей стали, и его добавляют в турбины из жаропрочных сплавов. Даже если жаропрочные сплавы не содержат непосредственно Cr, они могут иметь тонкое покрытие из сплава Cr для защиты от окисления.

Когда речь идет о высокотемпературных применениях, цирконий широко используется в виде оксида циркония. YSZ – ZrO ₂ -8 мас. % Y ₂ O ₃ (так называемый оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия) – обычно используемое защитное покрытие, предназначенное для повышения максимальной рабочей температуры жаропрочных сплавов, используемых в реактивных двигателях.

Титан используется в компрессорах реактивных двигателей (Ti-6Al-4V).

Последние мысли

Вот оно! Все тугоплавкие металлы, включая строгое определение W, Re, Ta, Mo и Nb; а также более широкие определения, включающие Ir, Os, Hf, Rh, Ru, Zr, Tc, Cr, V и Ti.

Эти металлы обладают высокой твердостью, высокими температурами плавления, высокой плотностью, высокой износостойкостью, хорошей коррозионной стойкостью и плохой стойкостью к окислению. (Не все эти обобщения верны для всех металлов в списке, особенно для тех, которые не входят в состав основных 5 тугоплавких металлов).

Тугоплавкие сплавы обычно используются в высокотемпературных приложениях, таких как сварочные электроды, нагревательные катушки, детали ракет и лопатки газовых турбин. Вольфрам является наиболее распространенным тугоплавким элементом, потому что он имеет самую высокую температуру плавления, твердые механические свойства, а также является одним из наиболее распространенных тугоплавких элементов (поэтому он дешев).

Список рефрактерных металлов («Консервативное определение»)	W, RE, TA, MO, NB
СПИСОК ЛИ СПИСОК 9
.	W, Re, Ta, Mo, Nb, Ir, Os, Hf, Rh, Ru, Zr, Tc, Cr, V, Ti
Типичные свойства	Высокая температура плавления, плотность, износостойкость; хорошая коррозионная стойкость; плохая стойкость к окислению; slow diffusion rates
Melting Point Range (°C)	1670 (Ti) – 3380 (W)
Density Range (g/cm3)	4. 5 (Ti) – 22.6 ( OS)
. Правая*

Тугоплавкие металлы также имеют низкую скорость диффузии, поэтому их часто добавляют в сплавы для повышения сопротивления ползучести. Скорость диффузии зависит от химического состава, поэтому не существует простого правила, для которого элемент является самым медленным диффузором, но известно, что рений медленно действует в жаропрочных сплавах на основе никеля и вызывает «эффект рения» превосходного сопротивления ползучести в жаропрочных сплавах на основе никеля.

Ссылки и дополнительная литература

Если вам понравилась эта статья, вы также можете найти ее интересной для металлов с высокой температурой плавления.

Если вы хотите узнать больше о сплавах в целом, здесь вы найдете нашу статью на эту тему.

Температура плавления огнеупорных материалов

Содержание

• Значение температуры плавления
• Факторы и условия, влияющие на наблюдаемую температуру плавления
  • Химический состав
  • Химический состав
  • Характер окружающей среды
  • Условия эксплуатации, влияющие на кажущуюся температуру плавления
• Практическое определение температуры плавления
  • , шлифование и литье
  • Время и скорость нагрева
    • Тип печи и условия. факторы и условия, влияющие на наблюдаемые значения температур плавления тугоплавких материалов, и описать практические методы определения этих точек. Хотя представляется необходимым обсудить некоторые общие свойства силикатов и огнеупоров, эти вопросы были затронуты только в той мере, в какой они относятся к температуре плавления и ее определению.

      Огнеупорные материалы, такие как шамоты, огнеупорные кирпичи и минералы в целом, могут считаться состоящими из соединений оксидов металлов, твердых растворов оксидов, чистых оксидов или смесей трех классов вместе с небольшими количествами различных химические соединения. Оксиды кремнезема и глинозема чаще всего встречаются в огнеупорных материалах; в сочетании с ними часто встречаются окислы щелочноземельных, щелочных, группы железа и редкоземельных металлов.

      Значение точки плавления

      В самом строгом смысле термин точка плавления применяется к температуре, при которой твердая и жидкая фазы чистого кристаллического вещества могут оставаться в равновесии; при температуре плавления обычно происходит прерывистое изменение ряда его физических свойств. В случае тех огнеупорных материалов, которые представляют собой аморфные или гетерогенные смеси или соединения оксидов или других веществ, термин «температура плавления» не является определенной температурой; переход от твердого состояния к состоянию, в котором материал будет течь, происходит постепенно в зависимости от температуры и интервала времени. Кроме того, при плавлении часто протекают физические и химические реакции, не являющиеся равновесными.

      https://www.911metallurgist.com/equipment/smelting/gas/

      При повышении температуры огнеупорного материала первым важным явлением, обычно наблюдаемым, является спекание или стеклование частиц; то есть края частиц сначала становятся мягкими и жидкими, и частицы слипаются, даже если все части материала имеют одинаковую температуру. В результате поверхностного натяжения мягкие края частиц закругляются. Спекание также может быть произведено сплавлением компонентов с более низкой температурой плавления, образованием эвтектик и растворов и химической реакцией компонентов. Если в результате этих явлений образуется вещество с достаточной текучестью, чтобы диффундировать через массу, то все тело может течь, в то время как твердые частицы удерживаются во взвешенном состоянии. С того момента, когда вещество начинает спекаться, оно может постепенно становиться более вязким в течение длительного диапазона температур, пока не станет течь, или может размягчаться и отчетливо течь в коротком диапазоне температур. Хотя эти материалы имеют более или менее определенный температурный интервал плавления или область плавления, их размягчение также является функцией времени.

      Если огнеупорный материал представляет собой чистое кристаллическое соединение, он будет иметь определенную температуру плавления, строго говоря. Тем не менее существуют такие чистые тугоплавкие соединения, как кварц и альбит, размягчающиеся очень медленно и интервал плавления которых есть интервал времени; т. е. для достижения равновесия между кристаллическим твердым телом и жидкостью необходимо длительное время. Для этих веществ температурно-временной метод не подходит для определения точки плавления. В практических и технических целях для таких веществ используется критерий заметного течения. Из-за перегрева во время плавления температура плавления, определенная этим методом, может быть намного выше истинной точки плавления, как в случае кварца, где она примерно на 50°С выше.

      Под огнеупорностью огнеупорного материала обычно понимают его устойчивость к действию тепла или, точнее, его способность сохранять форму при высоких температурах в точно заданных условиях. Термин «огнеупорность» шире и имеет более общее значение, чем «плавкость», которую обычно измеряют по температуре размягчения или температуре плавления. Последнее относится к температуре, при которой материал начинает терять форму и течет. Последние упомянутые явления обычно происходят в несколько стадий в диапазоне температур. Спекание материала вызывает усадку и изгиб; но это явление не следует рассматривать как имеющее место в области плавления.

      Если предположить, что образец имеет форму конуса или цилиндра, то начало деформации, изгиба или приседания образца знаменует первую стадию плавления; вторая стадия начинается, когда материал слился в комок или шар или, в случае конуса, когда вершина коснулась основания; третья стадия начинается, когда шишка сплющивается и становится жидкой. Эти стадии линьки происходят в интервалах температур разной величины, в зависимости от вещества; во многих случаях более или менее чистых соединений вещество плавится при определенной температуре или в очень небольшом температурном интервале, и, таким образом, разграничение стадий плавления бесполезно. Та конкретная стадия в диапазоне плавления, которую следует рассматривать как точку плавления или точку размягчения, зависит от материала и степени размягчения, при которой будет получено наибольшее количество информации относительно некоторых ограничений использования материала или выводов, которые будут сделаны на основе анализа. испытание на температуру плавления. С общей и практической точки зрения и там, где условия использования материала конкретно не известны, знание температуры, при которой начинается заметное и отчетливое течение пробы, является наиболее важным и полезным в качестве фиксированной температуры, а также для сравнения. температура.

      Температура, при которой начинается заметное течение, обычно возникает после начала упомянутой выше первой стадии плавления. В частности, для образцов в форме конуса и цилиндра и при высоких скоростях нагрева видно, что начало заметного и отчетливого течения происходит, когда образец примерно наполовину согнут или находится на полпути между первыми двумя стадиями.

      В общем, практическое определение точки плавления огнеупорного материала идентично определению его температуры размягчения или плавления и произвольно определяется как температура, при которой начинается заметное течение материала. При деформации конуса или цилиндра температура плавления находится посередине между температурой, при которой начинается деформация, и температурой, при которой материал сплавляется в комок или шар или полностью сгибается. Для большинства тугоплавких материалов температура плавления при определенных условиях является воспроизводимой и достаточно определенной, чтобы ее можно было определить.

      Факторы и условия, влияющие на наблюдаемую температуру плавления
      Химический состав

      Очевидно, что химический состав огнеупорного материала в значительной степени влияет на наблюдаемую температуру плавления. Хотя и предпринимались попытки установить связь между температурой плавления и составом шамотов, определенной и полной связи не обнаружено. В самом деле, для такой сложной и неоднородной смеси, как шамоты и шамотные кирпичи, нельзя установить никакой диаграммы равновесия; во-первых, из-за большого количества компонентов, во-вторых, из-за неоднородности химических составляющих. По тем же причинам трудно установить эмпирические зависимости между наблюдаемой температурой плавления (которая не является равновесной температурой) и составом. Тем не менее, химические анализы часто указывают на относительную огнеупорность различных материалов. Конечно, там, где мы имеем сочетания химически чистых оксидов, в которых образуются определенные химические соединения, твердые растворы или эвтектики, для ряда групп оксидов установлены зависимости температуры от состава или диаграммы равновесия, как, например, для соединений извести, оксид алюминия, магнезия и кремнезем.

      Добавление примеси к огнеупорному материалу обычно снижает его температуру плавления. Например, в шамотных веществах добавление соединений натрия, калия, железа, титана, кальция или магния вызывает очень заметное понижение температуры плавления; добавление кремнезема к шамотным материалам снижает огнеупорность, а добавление глинозема повышает ее.

      Размер частиц, форма и положение тела

      Хорошо известно, что в определенных пределах чем мельче частицы тугоплавкого материала, тем ниже может быть его температура плавления. Размягчение поверхности частиц происходит при более низкой температуре, чем размягчение всего тела в массе; другими словами, частицы спекаются вместе до того, как тело потечет. Очевидно, что чем мельче частицы или чем тоньше текстура, тем большая площадь поверхности подвергается размягчению. Мелкое разделение частиц также позволяет более широко и тщательно распределять флюсы; следовательно, стеклование будет происходить быстрее, растворение и реакция компонентов будут облегчены, а материал будет течь при более низкой температуре. Наоборот, более тонкое разделение частиц может привести к более широкому и более тщательному распределению компонентов с более высокой температурой плавления вплоть до повышения температуры плавления.

      Общее влияние изменения размера частиц на температуру плавления обычно невелико. Например, в случае большого количества образцов угольной золы эти образцы, измельченные «до неощутимого порошка, имеют тенденцию к размягчению при несколько более низкой температуре, чем зола, которая проходит через сито 100 меш. Разница в среднем составляла 6°С и ни в одном испытании не превышала 40°С». Эксперименты, проведенные в лаборатории пирометрии Бюро стандартов по температурам плавления кварцевых формовочных песков частиц, только что прошедших через сито 10 меш, не показали различий в температуре плавления, превышающих ошибку эксперимента, когда частицы были измельчены для прохождения через сито 80 меш. экран. Другие эксперименты с шамотным кирпичом показали температуру плавления 1655°С при измельчении для прохождения через сито с размером ячеек 80 и 1640°С при измельчении для прохождения через сито с размером ячеек 200 меш. Было установлено, что температура плавления неизмельченного кирпича составляет 1630°С. В данном случае представляется, что измельчение служит для изменения распределения различных компонентов в дополнение к уменьшению их размера. Все эти опыты проводились в одинаковых условиях.

      Поскольку плавление тугоплавкого материала сопровождается более или менее постепенным уменьшением вязкости, температура заметного течения будет зависеть от исходной геометрической формы и положения вещества. Например, пирометрические конусы в форме тетраэдра с осями, расположенными под разными углами к вертикали, будут испытывать различные изгибающие моменты при размягчении и падении; таким образом, когда он наклонен, степень достигнутой текучести не будет той же самой. Если бы то же самое вещество имело форму короткого цилиндра, вероятно, по приседанию цилиндра нельзя было бы судить о температуре, при которой возникает та же степень вязкости, что и в случае конуса; следовательно, температура плавления, наблюдаемая с цилиндром, может отличаться от наблюдаемой с конусом. Однако опыты, проведенные в этом бюро, не показали разницы между температурами плавления конуса и цилиндра одинаковой высоты, поставленных вертикально и нагретых в одинаковых условиях. Размер цилиндра 2,5 см. в высоту и 1,2 см. в диаметре; конус был в форме тетраэдра, будучи 2,5 см. высокий и имеющий 8-мм. стороны для основания.

      Время и скорость нагрева

      Процесс стеклования и плавления огнеупоров зависит как от времени, так и от температуры. Очевидно, что чем дольше вещество находится в интервале стеклования, тем больше степень спекания; то есть размягчение, плавление, растворение или реакция компонентов. Таким образом, если огнеупор выдерживается в течение длительного времени в диапазоне его стеклования, его плавкость будет повышаться; если огнеупор находится в течение длительного времени ниже интервала стеклования, спекание будет незаметным. Температура плавления может быть повышена за счет химической реакции, которая приводит к образованию соединения с более высокой температурой плавления, чем любой из компонентов; в этом случае быстрое нагревание остановило бы образование такого соединения. В случае некоторых материалов длительное нагревание приводит к улетучиванию более летучих компонентов, таких как щелочные соединения, с последующим повышением огнеупорности.

      Наблюдаемая температура плавления также заметно зависит от скорости нагревания. В соответствии с известным принципом увеличения скорости реакции с повышением температуры скорость стеклования ускоряется при повышении температуры; следовательно, чем быстрее повышается температура, тем меньше общее количество спекания или стеклования. В то же время при быстром нагревании можно значительно задержать растворение компонентов и образование эвтектики; таким образом, эффективность некоторых факторов, которые могут вызвать текучесть материала, значительно снижается.

      Для плавления некоторых чистых тугоплавких соединений требуется много времени; таким образом, температура плавления будет изменяться в зависимости от скорости нагрева, так как степень перегрева при плавлении будет разной для каждой скорости нагрева. Практически во всех случаях нечистых огнеупорных смесей или соединений диапазон плавления будет зависеть от скорости нагрева, а также из-за влияния времени на плавление. Считается, что эффект изменения скорости нагрева тем заметнее, чем ближе к температуре плавления.

      Как правило, и в определенных пределах, чем быстрее повышается температура, тем выше кажущаяся температура плавления. Лучшей иллюстрации этого нельзя найти, чем конусы Сегера, где температуру размягчения можно легко изменить на 50°C. или более путем изменения скорости нагрева. В Бюро стандартов не было обнаружено разницы в температуре плавления огнеупорного кирпича, нагретого до температуры плавления за 1 час. и один нагревается в течение 5 часов. В случае очень высоких скоростей нагрева большой градиент температуры в образце может играть роль в повышении температуры плавления.

      Природа окружающей среды

      На температуру плавления влияют несколько возможных внешних условий. Давление атмосферы само по себе практически не будет иметь никакого значения; то есть потребовалось бы давление во много атмосфер, чтобы хотя бы немного изменить точку плавления. Однако косвенным образом точка плавления может значительно измениться в вакууме; а именно, более летучие и легкоплавкие компоненты, такие как соединения щелочных и щелочноземельных металлов, могут перегоняться или возгоняться, что вызывает повышение температуры плавления, и наоборот, те вещества, которые испаряются при атмосферном давлении, могут не выделяться при более высоких давлениях.

      Из-за химической реакции с газами в атмосфере, окружающей огнеупор, его температура плавления может значительно измениться. В случае некоторых материалов, например угольной золы, природа атмосферы является фактором, оказывающим наибольшее влияние на температуру плавления. Термины восстановительная, окислительная и нейтральная атмосферы недостаточно точны, и при рассмотрении природы атмосферы следует указывать присутствующие газы. Например, в восстановительной атмосфере могут преобладать либо пары углерода и окись углерода, либо водород и пары воды; и действие одной атмосферы может быть совершенно иным, чем действие другой.

      В восстановительной атмосфере углерода и монооксида углерода многие огнеупоры подвергаются очень сильному агрессивному воздействию, степень которого зависит от химического состава, давления и температуры. При некоторых восстановительных условиях оксиды железа в шамотных веществах или других огнеупорах восстанавливаются до двухвалентного состояния и соединяются с образованием легкоплавких силикатов, которые весьма существенно повышают плавкость. В очень сильно восстановительной углеродной атмосфере все оксиды железа могут быть восстановлены до металлического железа, что предотвращает реакции с силикатами. При высоких температурах кремнезем и силикаты восстанавливаются углеродом, образуя при определенных условиях различные соединения кремния, углерода и кислорода. С другой стороны, в окислительных атмосферах некоторые вещества могут окисляться, позволяя или предотвращая их реакцию с огнеупором и вызывая изменение температуры плавления.

      Условия эксплуатации, влияющие на кажущуюся температуру плавления

      Вещества, вступающие в контакт с огнеупором, такие как расплавленные металлы, шлаки, флюсы и колошниковая пыль, часто воздействуют на огнеупор и могут значительно снизить его температуру плавления. Поскольку температура, при которой огнеупор начинает течь, связана со степенью вязкости материала, приложение нагрузки заставит материал деформироваться быстрее и при более низкой температуре. Из-за более тесного контакта частиц приложение нагрузки позволит огнеупору спекаться при более низкой температуре, а продолжительное приложение силы приведет к размягчению или плавлению материала при более низкой температуре. Также кажется верным, что чем больше приложенная нагрузка, тем ниже температура, при которой материал будет размягчаться и разрушаться. Например, температура размягчения шамотного кирпича без нагрузки составила 1730°С, а с нагрузкой 50 фунтов на квадратный дюйм – 1200°С. Шамот с температурой размягчения 1650°С дал температура размягчения 1435°С при нагрузке 54 фунта на квадратный дюйм; и один при 1380°С с нагрузкой 72 фунта на квадратный дюйм

      Вообще в плавление тугоплавкого материала вступает столь большое количество сложных физико-химических явлений, что становится невозможным в большинстве случаев предсказать, в каком направлении изменится температура плавления при изменении факторов и условий, при которых происходит плавление материала. нагревается.

      Практическое определение точки плавления

      Идеальным методом определения точки плавления огнеупорного материала было бы наблюдение за ней в реальных условиях использования; однако в большинстве случаев это практически невозможно. Что действительно необходимо сделать, так это найти компромисс между дублированием условий использования, с одной стороны, и заменой реальных методов, предоставляемых лабораторным оборудованием, с другой; к сожалению, обычно приходится почти всецело принимать решение в пользу последнего. Для определения точки плавления в условиях, приближенных к условиям эксплуатации, или таким образом, чтобы образовалась определенная и специфическая корреляция между температурой плавления и другими используемыми свойствами, очень часто в случае каждого материала требуется расширенное и тщательное исследование (например, , например, отношение температуры плавления угольной золы и степени клинкерообразования). Из-за большого разнообразия свойств и характеристик огнеупорных материалов эти условия испытаний нельзя сделать оптимальными для всех материалов; соответственно, их нельзя сделать такими же подробными и особенными, как если бы мы имели дело с одним типом огнеупоров. Насколько это возможно, они должны быть логичными, простыми и легко воспроизводимыми, чтобы можно было установить стандартный и практичный метод определения температуры плавления огнеупоров.

      Тот факт, что условия эксплуатации, такие как нагрузка и химическая реакция, могут давать кажущуюся температуру плавления, сильно отличающуюся от наблюдаемой в лаборатории, не является веским основанием для очень грубого определения точки плавления, например, путем проведения пирометрических измерений с помощью конуса Зегера, варьируя и не уточняя размеры частиц, время и скорость нагревания, химическую природу атмосферы. Каждый из этих факторов вносит переменную в значение наблюдаемой температуры плавления; и если эти факторы не указаны и время от времени меняются, наблюдаемая температура плавления не будет иметь определенного и воспроизводимого значения. Поскольку испытание на температуру плавления используется как одно из ряда испытаний для определения того, соответствуют ли огнеупоры техническим условиям, очень важно, чтобы оно имело определенное значение в той мере, в какой испытание на температуру плавления того же материала, изготовленного в различные лаборатории должны давать практически одно и то же значение, и это значение должно быть воспроизведено в одной и той же лаборатории. Для того чтобы это совпадение было возможным, факторы и условия испытания температуры плавления должны быть практически одинаковыми или, по крайней мере, существующие факторы и условия не должны быть достаточно разными, чтобы вызвать большие разногласия.

      Отбор проб, измельчение и формовка

      Если материалом, для которого необходимо определить температуру плавления, является шамотный кирпич со сравнительно большими кусками шамота, скрепленными шамотом, невозможно получить репрезентативный образец, просто отломив шамот. кусок наугад. В случае огнеупорного кирпича или любого другого материала, текстура и состав которого неоднородны или размер частиц превышает 30 меш, необходимо тщательно отобрать пробы материала. Таким образом, возникает необходимость его измельчения, что делает обязательным формование материала в виде цилиндра или конуса. Однако с кирпичами тонкой и однородной текстуры можно отколоть кусок и придать ему форму конуса или цилиндра. Материалы в виде мелкодисперсного порошка после смешивания можно сразу брикетировать.

      Поскольку размер частиц может влиять на температуру плавления, необходимо указать степень измельчения материала, по крайней мере приблизительно. Существует возможность измельчения материала настолько тонко, что любое дальнейшее измельчение не повлияет на температуру плавления; также измельчение материала в достаточной степени, чтобы обеспечить однородность распределения компонентов и надлежащую консистенцию, чтобы форма могла сохранять свою форму после брикетирования. С точки зрения сравнения температур плавления различных огнеупоров первый лучше, но требует труда и времени тонкого измельчения; второй вариант более осуществим, и для большого разнообразия материалов, когда используется цилиндрический образец, шлифование для прохождения через сито 80 меш представляется подходящим. При изготовлении конусов материал должен быть измельчен до размера 100-200 меш и сформован со связующим. Связующее не нужно для цилиндрической формы, потому что с помощью небольшого количества влаги материал можно очень удобно брикетировать под давлением. Связующее не следует использовать, если оно будет воздействовать на огнеупор. 10-процентный раствор декстрина в воде является удовлетворительным связующим. После того, как образец сформован, безопаснее всего выжечь декстрин в окислительной атмосфере при температуре около 600°С, а затем определить температуру плавления.

      Поскольку оказывается, что нет существенной разницы между температурой плавления конуса 2,5 см. высокий и имеющий 8 мм. стороны для основания и цилиндра 1,2 см. в диаметре и 2,5 см. высокий, можно использовать любой из них. Как было показано выше, цилиндр наиболее удобен в использовании.

      Следует принять меры предосторожности, чтобы температура плавления образца ни в коем случае не была слишком высокой для используемой скорости нагревания, поскольку в образце могут возникнуть большие температурные градиенты. Чем меньше образец, тем легче поддерживать достаточную однородность температуры образца в лабораторной печи.

      Время и скорость нагрева

      Чтобы приблизиться к обычным условиям использования, скорость нагрева должна быть низкой, а время увеличено; такой курс нежелателен или удобен в лаборатории. Время нагревания не должно быть слишком продолжительным, чтобы не терять время и не утомлять наблюдение за образцом; и скорость не должна быть настолько высокой, чтобы скрыть эффект плавления или сделать интервал плавления слишком коротким, чтобы было достаточно времени для измерения температуры в точке плавления.

      Время нагревания от комнатной температуры до примерно 1000°С обычно может быть очень коротким, поскольку считается, что скорость в течение этого интервала не имеет большого значения. Для материалов с температурой плавления около 1700°С общее время нагрева не менее 30 мин. и до 2ч. и скорость нагревания (начиная примерно с 50° ниже точки плавления и во время плавления) от 5° до 10°С в минуту являются удовлетворительными. В следующей таблице представлена ​​зависимость температуры от времени нагрева огнеупорного кирпича, температура плавления которого была определена в Бюро, с достаточным приближением:

      Следует подчеркнуть, что при установлении температуры плавления огнеупорного материала кривая зависимости температуры от времени должна быть представлена ​​настолько определенно, насколько это необходимо, чтобы можно было воспроизвести практически одно и то же значение наблюдаемой температуры плавления.

      Тип печи и условия, существующие в печи

       

       

      Тугоплавкие металлы, металлы платиновой группы и керамика Ultramet

      Перейти к содержанию

      Материалы 101стефано гросси

      Тугоплавкие металлы — это те металлы в периодической таблице, которые обладают высокой температурой плавления. При повышенных температурах тугоплавкие металлы обладают отличными механическими свойствами. За исключением вольфрама, все они обладают отличной пластичностью.

      Области применения, поддерживаемые Ultramet

      Вольфрам, 6165°F (3407°C)
      Без водородного охрупчивания0003

      Рений, 5756°F (3180°C)
      Пластичность, прочность при температуре, отсутствие водородного охрупчивания
      Высокопроизводительные ракетные двигатели жаропрочные сплавы лопаток турбин

      Тантал, 5457°F (3014°C)
      Биосовместимость, отличная коррозионная стойкость
      Биомедицинские имплантаты
      Химическая промышленность — даже тонкие пленки тантала защищают стали и сплавы на основе никеля от кислотного воздействия
      Высокотемпературные печи для изготовления конденсаторов

      Молибден, 4743°F (2617°C)
      Без водородного охрупчивания
      Стеклоформовочная промышленность для расплава электродов
      Сопла для изготовления стекловолокна и других изделий, контактирующих с с расплавленным стеклом

      Ниобий, 4473°F (2467°C)
      Меньшая коррозионная стойкость, более низкая стоимость, чем у тантала
      Химическая промышленность
      Высокотемпературные тигли для выращивания кристаллов

      Рутений	Осмий
      Родий	Иридий
      Палладий	Платина

      Металлы платиновой группы уникальны среди переходных металлов, потому что (за исключением осмия) они сочетают превосходную каталитическую активность с низкой химической активностью. В результате металлы платиновой группы в Ультрамете используются в основном для двух целей: защитных и каталитических покрытий.

      Иридий и платина чаще всего используются в качестве защитных покрытий. Платина обычно обладает лучшей стойкостью к окислению, чем иридий, но иридий имеет более высокую температуру плавления и поэтому лучше подходит для применения при более высоких температурах, таких как ракетные двигатели. Защитные покрытия должны быть непрерывными и не иметь пор и других дефектов, которые позволили бы химически активным веществам проникнуть в подлежащий защите материал.

      Морфология каталитического покрытия отличается от морфологии защитного покрытия. В каталитическом покрытии металл диспергируется на подложке в виде небольших (10 нм) кластеров, а непокрытые участки подложки существуют между кластерами. Этот тип морфологии максимизирует площадь поверхности металла и позволяет сторонам кластеров, а не только вершинам, действовать как каталитические поверхности.

      Металлы платиновой группы

      Рутений	Осмий
      Родий	Иридий
      Палладий	Платина

      Металлы платиновой группы уникальны среди переходных металлов, потому что (за исключением осмия) они сочетают превосходную каталитическую активность с низкой химической активностью. В результате металлы платиновой группы в Ультрамете используются в основном для двух целей: защитных и каталитических покрытий.

      Иридий и платина чаще всего используются в качестве защитных покрытий. Платина обычно обладает лучшей стойкостью к окислению, чем иридий, но иридий имеет более высокую температуру плавления и поэтому лучше подходит для применения при более высоких температурах, таких как ракетные двигатели. Защитные покрытия должны быть непрерывными и не иметь пор и других дефектов, которые позволили бы химически активным веществам проникнуть в подлежащий защите материал.

      Морфология каталитического покрытия отличается от морфологии защитного покрытия. В каталитическом покрытии металл диспергируется на подложке в виде небольших (10 нм) кластеров, а непокрытые участки подложки существуют между кластерами. Этот тип морфологии максимизирует площадь поверхности металла и позволяет сторонам кластеров, а не только вершинам, действовать как каталитические поверхности.

      Керамика

      Керамика представляет собой ковалентные соединения, обычно содержащие атомы металлов и неметаллов. Карбид титана и оксид алюминия являются примерами керамики. Керамика обычно имеет высокие температуры плавления, высокую твердость, отличную химическую коррозионную стойкость, отличную эрозионную стойкость и хорошие механические свойства при повышенных температурах. Некоторые керамики являются хорошими тепловыми или электрическими проводниками, тогда как другие являются хорошими изоляторами или диэлектриками.

      Хрупкость керамики обусловливает их обычное использование в качестве покрытий или армирования волокнами. При использовании в качестве покрытия керамика обеспечивает износостойкость и/или защиту от окисления/коррозии. Например, режущие инструменты могут быть покрыты карбидом титана, который благодаря своей твердости обеспечивает превосходную износостойкость и продлевает срок службы инструмента. Графитовые компоненты могут быть покрыты карбидом кремния для обеспечения стойкости к окислению. Другие покрытия, такие как карбид гафния/карбид кремния Ultramet, специально разработаны для обеспечения максимальной защиты от химического и окислительного воздействия при повышенных температурах.

      Поскольку керамика обычно имеет более низкую плотность, чем тугоплавкие металлы, интерес к замене тяжелых металлических компонентов керамикой велик. Чтобы уменьшить хрупкость, керамику армируют высокопрочными волокнами, чтобы обеспечить стойкость к разрушению и свести к минимуму хрупкость. Керамика, армированная волокном, чаще всего изготавливается из карбида кремния из-за его низкой плотности, высокой прочности и превосходной стойкости к окислению/коррозии.