Ο όρος «πυρίμαχο μέταλλο» χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια ομάδα μεταλλικών στοιχείων που έχουν εξαιρετικά υψηλά σημεία τήξης και είναι ανθεκτικά στη φθορά, διάβρωσηκαι παραμόρφωση.
Οι βιομηχανικές χρήσεις του όρου πυρίμαχο μέταλλο αναφέρονται συχνότερα σε πέντε κοινά χρησιμοποιούμενα στοιχεία:
- Μολυβδαίνιο (Μο)
- Νιόβιο (Nb)
- Ρήνιο (Re)
- Ταντάλιο (Τα)
- Βολφράμιο (Δ)
Ωστόσο, οι ευρύτεροι ορισμοί περιλαμβάνουν επίσης τα λιγότερο συχνά χρησιμοποιούμενα μέταλλα:
- Χρώμιο (Cr)
- Χάφνιο (Hf)
- Ιρίδιο (Ιρ)
- Όσμιο (Os)
- Ρόδιο (Rh)
- Ρουθήνιο (Ru)
- Τιτάνιο (Ti)
- Βανάδιο (V)
- Ζιρκόνιο (Zr)
Τα χαρακτηριστικά
Το χαρακτηριστικό γνώρισμα των πυρίμαχων μετάλλων είναι η αντοχή τους στη θερμότητα. Τα πέντε βιομηχανικά πυρίμαχα μέταλλα έχουν όλα σημεία τήξεως άνω των 3632 ° F (2000 ° C).
Η αντοχή των πυρίμαχων μετάλλων σε υψηλές θερμοκρασίες, σε συνδυασμό με τη σκληρότητά τους, τα καθιστά ιδανικά για εργαλεία κοπής και διάτρησης.
Τα πυρίμαχα μέταλλα είναι επίσης πολύ ανθεκτικά στο θερμικό σοκ, πράγμα που σημαίνει ότι η επαναλαμβανόμενη θέρμανση και ψύξη δεν θα προκαλέσει εύκολα διαστολή, πίεση και ρωγμές.
Όλα τα μέταλλα έχουν υψηλή πυκνότητα (είναι βαριά) καθώς και καλές ηλεκτρικές και θερμικές αγωγές ιδιότητες.
Μια άλλη σημαντική ιδιότητα είναι η αντίστασή τους στο ερπυσμό, η τάση των μετάλλων να παραμορφώνονται αργά υπό την επίδραση του στρες.
Λόγω της ικανότητάς τους να σχηματίζουν ένα προστατευτικό στρώμα, τα πυρίμαχα μέταλλα είναι επίσης ανθεκτικά στη διάβρωση, αν και οξειδώνονται εύκολα σε υψηλές θερμοκρασίες.
Πυρίμαχα μέταλλα και μεταλλουργία σε σκόνη
Λόγω των υψηλών σημείων τήξεως και της σκληρότητάς τους, τα πυρίμαχα μέταλλα συνήθως επεξεργάζονται σε μορφή σκόνης και δεν κατασκευάζονται ποτέ με χύτευση.
Οι μεταλλικές σκόνες κατασκευάζονται σε συγκεκριμένα μεγέθη και μορφές, στη συνέχεια αναμιγνύονται για να δημιουργήσουν το σωστό μείγμα ιδιοτήτων, πριν συμπιεστούν και συντηχθούν.
Η συμπύκνωση περιλαμβάνει θέρμανση της μεταλλικής σκόνης (εντός καλουπιού) για μεγάλο χρονικό διάστημα. Υπό θερμότητα, τα σωματίδια σκόνης αρχίζουν να συγκολλούνται, σχηματίζοντας ένα στερεό κομμάτι.
Η σύντηξη μπορεί να συνδέσει μέταλλα σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από το σημείο τήξης τους, ένα σημαντικό πλεονέκτημα κατά την εργασία με τα πυρίμαχα μέταλλα.
Σκόνες καρβιδίου
Μια από τις πρώτες χρήσεις για πολλά πυρίμαχα μέταλλα προέκυψε στις αρχές του 20ου αιώνα με την ανάπτυξη καρβιδίων τσιμέντου.
Widia, το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο καρβίδιο βολφραμίου, αναπτύχθηκε από την Osram Company (Γερμανία) και κυκλοφόρησε το 1926. Αυτό οδήγησε σε περαιτέρω δοκιμές με παρόμοια σκληρά και ανθεκτικά στη φθορά μέταλλα, οδηγώντας τελικά στην ανάπτυξη σύγχρονων πυροσυσσωματωμένων καρβιδίων.
Τα προϊόντα υλικών καρβιδίου επωφελούνται συχνά από μίγματα διαφορετικών σκονών. Αυτή η διαδικασία ανάμιξης επιτρέπει την εισαγωγή ευεργετικών ιδιοτήτων από διαφορετικά μέταλλα, δημιουργώντας έτσι υλικά ανώτερα από αυτά που θα μπορούσαν να δημιουργηθούν από ένα μεμονωμένο μέταλλο. Για παράδειγμα, η αρχική σκόνη Widia αποτελούταν από 5-15% κοβάλτιο.
Σημείωση: Δείτε περισσότερα σχετικά με τις πυρίμαχες μεταλλικές ιδιότητες στον πίνακα στο κάτω μέρος της σελίδας.
Εφαρμογές
Τα πυρίμαχα κράματα με βάση το μέταλλο και τα καρβίδια χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλες τις μεγάλες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονική, αεροδιαστημική, αυτοκίνητα, χημικά, εξόρυξη, πυρηνική τεχνολογία, επεξεργασία μετάλλων και προσθετική.
Η ακόλουθη λίστα τελικών χρήσεων για πυρίμαχα μέταλλα καταρτίστηκε από την Ένωση πυρίμαχων μετάλλων:
Βολφράμιο μέταλλο
- Λάμπες πυρακτώσεως, φθορισμού και αυτοκινήτου
- Άνοδοι και στόχοι για σωλήνες ακτίνων Χ
- Υποστηρίξεις ημιαγωγών
- Ηλεκτρόδια για συγκόλληση τόξου αδρανούς αερίου
- Κάθοδοι υψηλής χωρητικότητας
- Τα ηλεκτρόδια για το xenon είναι λαμπτήρες
- Συστήματα ανάφλεξης αυτοκινήτων
- Ρόκα ακροφύσια
- Ηλεκτρονικοί εκπομποί σωλήνων
- Χωνευτήρια επεξεργασίας ουρανίου
- Στοιχεία θέρμανσης και ασπίδες ακτινοβολίας
- Κράματα στοιχεία σε χάλυβες και υπερκράματα
- Ενίσχυση σε σύνθετα μεταλλικά πλέγματα
- Καταλύτες σε χημικές και πετροχημικές διεργασίες
- Λιπαντικά
Μολυβδαίνιο
- Κρατικές προσθήκες σε σίδερα, χάλυβες, ανοξείδωτους χάλυβες, χάλυβες εργαλείων και υπερκράματα βάσης νικελίου
- Άξονες τροχών λείανσης υψηλής ακρίβειας
- Ψεκασμός επιμετάλλωσης
- Πεθαίνει με χύτευση
- Εξαρτήματα κινητήρα πυραύλων και πυραύλων
- Ηλεκτρόδια και ράβδοι ανάδευσης στην κατασκευή γυαλιού
- Ηλεκτρικά στοιχεία θέρμανσης κλιβάνων, σκάφη, θερμομονωτικά και επένδυση σιγαστήρα
- Αντλίες καθαρισμού ψευδάργυρου, πλυντήρια, βαλβίδες, αναδευτήρες και πηγάδια θερμοστοιχείων
- Παραγωγή ράβδου ελέγχου πυρηνικών αντιδραστήρων
- Διακόπτης ηλεκτροδίων
- Υποστηρίζει και υποστηρίζει τρανζίστορ και ανορθωτές
- Νήματα και καλώδια υποστήριξης για προβολείς αυτοκινήτου
- Σωλήνες κενού
- Πυραύλους, κώνους και θερμομονωτικά
- Εξαρτήματα πυραύλων
- Υπεραγωγοί
- Εξοπλισμός χημικής διεργασίας
- Θερμομονωτικά σε κλιβάνους κενού υψηλής θερμοκρασίας
- Κράματα πρόσθετα σε σιδηρούχα κράματα & υπεραγωγούς
Τσιμέντο καρβίδιο βολφραμίου
- Τσιμέντο καρβίδιο βολφραμίου
- Εργαλεία κοπής για κατεργασία μετάλλων
- Εξοπλισμός πυρηνικής μηχανικής
- Εργαλεία εξόρυξης και γεώτρησης λαδιών
- Ο σχηματισμός πεθαίνει
- Μεταλλικά ρολά σχηματισμού
- Οδηγοί νημάτων
Βαρέα μέταλλα βολφραμίου
- Θάμνοι
- Καθίσματα βαλβίδων
- Λεπίδες για κοπή σκληρών και λειαντικών υλικών
- Πόντοι στυλό
- Πριόνια και τρυπάνια τοιχοποιίας
- Βαρέων μετάλλων
- Ακτινοβολίες
- Αντίβαρα αεροσκαφών
- Αντίβαρα ρολογιών με δυνατότητα αυτόματης εκκαθάρισης
- Μηχανισμοί εξισορρόπησης της κάμερας
- Βάρη ισορροπίας λεπίδας ρότορα ελικοπτέρου
- Ένθετα βάρους χρυσού κλαμπ
- Σώματα βελών
- Ασφάλειες εξοπλισμού
- Απόσβεση κραδασμών
- Στρατιωτικό όπλο
- Σβόλοι κυνηγετικών όπλων
Ταντάλιο
- Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές
- Εναλλάκτες θερμότητας
- Θερμοσίφωνες Bayonet
- Θερμόμετρο πηγάδια
- Νήματα σωλήνων κενού
- Εξοπλισμός χημικής διεργασίας
- Εξαρτήματα κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας
- Χωνευτήρια για το χειρισμό λειωμένων μετάλλων και κραμάτων
- Εργαλεία κοπής
- Εξαρτήματα κινητήρα αεροδιαστημικής
- Χειρουργικά εμφυτεύματα
- Πρόσθετο κράματος σε υπερκράματα
Φυσικές ιδιότητες πυρίμαχων μετάλλων
| Τύπος | Μονάδα | Μω | Τα | Σημ | Δ | Rh | Ζρ |
| Τυπική εμπορική καθαρότητα | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Πυκνότητα | εκ. / κ.εκ | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| λίβρες / σε2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Σημείο τήξης | Κελσίου | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° Φ | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Σημείο βρασμού | Κελσίου | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° Φ | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Τυπική σκληρότητα | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Θερμική αγωγιμότητα (@ 20 ° C) | θερμ. / εκ2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Συντελεστής θερμικής διαστολής | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Ηλεκτρική αντίσταση | Μικρο-ωμ-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Ηλεκτρική αγωγιμότητα | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Αντοχή εφελκυσμού (KSI) | Περιβάλλων | 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 | -- | |
| Ελάχιστη επιμήκυνση (μετρητής 1 ίντσας) | Περιβάλλων | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Μέτρο ελαστικότητας | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Πηγή: http://www.edfagan.com