Uttrycket "eldfast metall" används för att beskriva en grupp metallelement som har exceptionellt höga smältpunkter och är motståndskraftiga mot slitage. korrosionoch deformation.
Industriell användning av termen eldfast metall hänvisar oftast till fem vanliga element:
- Molybden (Mo)
- Niob (Nb)
- Rhenium (Re)
- Tantal (Ta)
- Volfram (W)
Men bredare definitioner har också inkluderat de mindre vanliga metallerna:
- Krom (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmium (Os)
- Rodium (Rh)
- Ruthenium (Ru)
- Titan (Ti)
- Vanadin (V)
- Zirkonium (Zr)
Egenskaperna
Det identifierande kännetecknet för eldfasta metaller är deras motståndskraft mot värme. De fem industriella eldfasta metallerna har alla smältpunkter överstigande 3632 ° F (2000 ° C).
Eldfasta metalls hållfasthet vid höga temperaturer, i kombination med deras hårdhet, gör dem idealiska för skär- och borrverktyg.
Eldfasta metaller är också mycket motståndskraftiga mot termisk chock, vilket innebär att upprepad uppvärmning och kylning inte lätt orsakar expansion, spänning och sprickbildning.
Metallerna har alla höga densiteter (de är tunga) samt goda elektriska och värmeledande egenskaper.
En annan viktig egenskap är deras motståndskraft mot krypning, metallens tendens att långsamt deformeras under påverkan av stress.
På grund av deras förmåga att bilda ett skyddande skikt är de eldfasta metallerna också resistenta mot korrosion, även om de lätt oxiderar vid höga temperaturer.
Eldfasta metaller och pulvermetallurgi
På grund av deras höga smältpunkter och hårdhet bearbetas de eldfasta metallerna oftast i pulverform och tillverkas aldrig genom gjutning.
Metallpulver tillverkas i specifika storlekar och former och blandas sedan för att skapa rätt blandning av egenskaper innan de komprimeras och sintras.
Sintring innebär uppvärmning av metallpulvret (i en form) under en lång tidsperiod. Under värme börjar pulverpartiklarna bindas och bildar en fast bit.
Sintring kan binda metaller vid temperaturer lägre än deras smältpunkt, en betydande fördel när man arbetar med eldfasta metaller.
Hårdmetallpulver
En av de tidigaste användningarna för många eldfasta metaller uppstod i början av 1900-talet med utvecklingen av hårdmetaller.
Widia, den första kommersiellt tillgängliga volframkarbiden, utvecklades av Osram Company (Tyskland) och marknadsfördes 1926. Detta ledde till ytterligare tester med liknande hårda och slitstarka metaller, vilket slutligen ledde till utvecklingen av moderna sintrade hårdmetaller.
Produkterna av hårdmetallmaterial drar ofta nytta av blandningar av olika pulver. Denna blandningsprocess möjliggör införande av fördelaktiga egenskaper från olika metaller, vilket ger material som är överlägsna vad som kan skapas av en enskild metall. Till exempel bestod det ursprungliga Widia-pulvret av 5-15% kobolt.
Obs: Se mer om eldfasta metallegenskaper i tabellen längst ner på sidan.
Applikationer
Eldfasta metallbaserade legeringar och hårdmetaller används i praktiskt taget alla större industrier, inklusive elektronik, flyg, bil, kemikalier, gruvdrift, kärnteknik, metallbearbetning och proteser.
Följande lista över slutanvändningar för eldfasta metaller sammanställdes av Refractory Metals Association:
Volframmetall
- Glödlampor, glödlampor och billampor
- Anoder och mål för röntgenrör
- Semiconductor stöder
- Elektroder för inert gasbågssvetsning
- Katoder med hög kapacitet
- Elektroder för xenon är lampor
- Tändsystem för fordon
- Raketmunstycken
- Elektroniska rörsändare
- Uranbearbetningsdeglar
- Värmeelement och strålskydd
- Legeringselement i stål och superlegeringar
- Förstärkning i metallmatris-kompositer
- Katalysatorer i kemiska och petrokemiska processer
- Smörjmedel
Molybden
- Legeringstillägg i strykjärn, stål, rostfritt stål, verktygsstål och nickellegerade superlegeringar
- Slipskivspindlar med hög precision
- Sprutmetallisering
- Gjutning dör
- Missil- och raketmotorkomponenter
- Elektroder och rörstavar vid glastillverkning
- Elektriska ugnsvärmeelement, båtar, värmeskydd och ljuddämpare
- Zinkraffineringspumpar, tvättar, ventiler, omrörare och termoelementbrunnar
- Kärnreaktor kontrollstav produktion
- Byt elektroder
- Stöd och stöd för transistorer och likriktare
- Glödtrådar och stödtrådar för bilstrålkastare
- Dammsugare
- Raket kjolar, kottar och värmesköldar
- Missilkomponenter
- Supraledare
- Utrustning för kemisk process
- Värmeskydd i vakuumugnar med hög temperatur
- Legeringstillsatser i järnlegeringar och supraledare
Cementerad volframkarbid
- Cementerad volframkarbid
- Skärverktyg för bearbetning av metall
- Utrustning för kärnteknik
- Gruv- och oljeborrverktyg
- Forming dör
- Metallformande rullar
- Trådledare
Tungsten Heavy Metal
- Bussningar
- Ventilsäten
- Blad för skärning av hårda och slipande material
- Kulspetspenna
- Murverk sågar och borrar
- Tungmetall
- Strålskydd
- Motvikt för flygplan
- Självlindande motvikter för klockor
- Luftkamera balanseringsmekanismer
- Helikopterrotorbladets balansvikter
- Guldklubbviktsinsatser
- Dartkroppar
- Beväpning säkringar
- Vibrationsdämpning
- Militär ordnance
- Hagelpellets
Tantal
- Elektrolytkondensatorer
- Värmeväxlare
- Bajonettvärmare
- Termometerbrunnar
- Vakuumrörstrådar
- Utrustning för kemisk process
- Komponenter för högtemperaturugnar
- Smältdeglar för hantering av smält metall och legeringar
- Skärverktyg
- Komponenter för rymdmotorer
- Kirurgiska implantat
- Legeringstillsats i superlegeringar
Fysiska egenskaper hos eldfasta metaller
| Typ | Enhet | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Typisk kommersiell renhet | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Densitet | cm / cc | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / in2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Smältpunkt | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Kokpunkt | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Typisk hårdhet | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Värmeledningsförmåga (@ 20 ° C) | kal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Värmeutvidgningskoefficient | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Elektrisk resistans | Micro-ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Elektrisk konduktivitet | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Draghållfasthet (KSI) | Omgivande | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Minsta töjning (1 tum mätare) | Omgivande | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Elasticitetsmodul | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Källa: http://www.edfagan.com