Udtrykket 'ildfast metal' bruges til at beskrive en gruppe metalelementer, der har usædvanligt høje smeltepunkter og er modstandsdygtige over for slid, korrosionog deformation.
Industriel anvendelse af udtrykket ildfast metal henviser ofte til fem almindeligt anvendte elementer:
- Molybdæn (Mo)
- Niob (Nb)
- Rhenium (Re)
- Tantal (Ta)
- Wolfram (W)
Imidlertid har bredere definitioner også inkluderet de mindre almindeligt anvendte metaller:
- Krom (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmium (Os)
- Rhodium (Rh)
- Ruthenium (Ru)
- Titanium (Ti)
- Vanadium (V)
- Zirkonium (Zr)
Karakteristika
Det identificerende træk ved ildfaste metaller er deres modstandsdygtighed over for varme. De fem industrielle ildfaste metaller har alle smeltepunkter, der overstiger 3632 ° F (2000 ° C).
Styrken af ildfaste metaller ved høje temperaturer i kombination med deres hårdhed gør dem ideelle til skære- og boreværktøjer.
Ildfaste metaller er også meget modstandsdygtige over for termisk stød, hvilket betyder, at gentagen opvarmning og afkøling ikke let kan forårsage ekspansion, stress og revner.
Metallerne har alle høje tætheder (de er tunge) samt gode elektriske og varmeledende egenskaber.
En anden vigtig egenskab er deres modstandsdygtighed over for krybning, tendensen hos metaller til langsomt at deformeres under påvirkning af stress.
På grund af deres evne til at danne et beskyttende lag er de ildfaste metaller også modstandsdygtige over for korrosion, skønt de let oxiderer ved høje temperaturer.
Ildfaste metaller og pulvermetallurgi
På grund af deres høje smeltepunkter og hårdhed behandles de ildfaste metaller oftest i pulverform og fremstilles aldrig ved støbning.
Metalpulver fremstilles i bestemte størrelser og former og blandes derefter for at skabe den rette blanding af egenskaber, inden de komprimeres og sintres.
Sintring indebærer opvarmning af metalpulveret (i en form) i lang tid. Under varme begynder pulverpartiklerne at binde sig og danner et fast stykke.
Sintring kan binde metaller ved temperaturer lavere end deres smeltepunkt, hvilket er en væsentlig fordel ved arbejde med ildfaste metaller.
Hårdmetalpulver
En af de tidligste anvendelser for mange ildfaste metaller opstod i begyndelsen af det 20. århundrede med udviklingen af cementerede carbider.
Widia, det første kommercielt tilgængelige wolframcarbid, blev udviklet af Osram Company (Tyskland) og markedsført i 1926. Dette førte til yderligere test med tilsvarende hårde og slidstærke metaller, hvilket i sidste ende førte til udviklingen af moderne sintrede hårdmetaller.
Produkterne af hårdmetalmaterialer drager ofte fordel af blandinger af forskellige pulvere. Denne blandingsproces muliggør introduktion af gavnlige egenskaber fra forskellige metaller, hvorved der produceres materialer, der er bedre end hvad der kunne oprettes af et individuelt metal. For eksempel bestod det originale Widia-pulver af 5-15% cobalt.
Bemærk: Se mere om ildfaste metaleegenskaber i tabellen nederst på siden.
Ansøgninger
Ildfaste metalbaserede legeringer og carbider anvendes i stort set alle større industrier, herunder elektronik, luftfart, bilindustri, kemikalier, minedrift, nuklear teknologi, metalforarbejdning og proteser.
Følgende liste over slutanvendelser til ildfaste metaller blev udarbejdet af Refractory Metals Association:
Wolfram Metal
- Glødelamper, lysstofrør og bilfiberlamper
- Anoder og mål for røntgenrør
- Semiconductor understøtter
- Elektroder til lysbuesvejsning
- Katoder med høj kapacitet
- Elektroder til xenon er lamper
- Tændingssystemer til biler
- Rakettedyser
- Elektroniske røremittere
- Uranium digler
- Varmeelementer og strålingsskærme
- Legeringselementer i stål og superlegeringer
- Forstærkning i metal-matrix-kompositter
- Katalysatorer i kemiske og petrokemiske processer
- Smøremidler
Molybdæn
- Legeringstilskud i jern, stål, rustfrit stål, værktøjsstål og nikkelbaserede superlegeringer
- Slibeskive spindler med høj præcision
- Sprøjtemetallisering
- Die-casting dør
- Missil- og raketmotorkomponenter
- Elektroder og omrøringsstænger til glasfremstilling
- Elektriske ovnens varmeelementer, både, varmeskærme og lyddæmperforing
- Zinkraffineringspumper, vaskerier, ventiler, omrørere og termoelementbrønde
- Nuklear reaktor kontrol stang produktion
- Skift elektroder
- Understøtter og understøtter transistorer og ensrettere
- Filamenter og støttekabler til billygter
- Støvsugere
- Raket nederdele, kegler og varmeskærme
- Missilkomponenter
- Superledere
- Kemisk procesudstyr
- Varmeskærme i vakuumovne ved høj temperatur
- Legering af additiver i jernholdige legeringer og superledere
Cementeret wolframcarbid
- Cementeret wolframcarbid
- Skæreværktøj til metalbearbejdning
- Nuklearteknisk udstyr
- Minedrift og olieboringsværktøjer
- Forming dør
- Metalformende ruller
- Trådguider
Wolfram Heavy Metal
- Bøsninger
- Ventilsæder
- Knive til skæring af hårde og slibende materialer
- Kuglepen-point
- Murværkssave og boremaskiner
- Tung metal
- Strålingsskærme
- Modvægte til fly
- Selvvindende ur modvægte
- Balanceringsmekanismer til luftkameraer
- Helikopterrotorbladets vægt
- Guld klub vægt vægt indsatser
- Dartlegemer
- Bevæbning sikringer
- Vibrationsdæmpning
- Militær Ordnance
- Haglpellets
Tantal
- Elektrolytiske kondensatorer
- Varmevekslere
- Bajonetvarmere
- Termometerbrønde
- Vakuumrørfilamenter
- Kemisk procesudstyr
- Ovnkomponenter til høj temperatur
- Smeltedigler til håndtering af smeltet metal og legeringer
- Skæreværktøj
- Komponenter til rumfartsmotorer
- Kirurgiske implantater
- Legeringstilsætningsstof i superlegeringer
Fysiske egenskaber ved ildfaste metaller
| Type | Enhed | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Typisk kommerciel renhed | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Massefylde | 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 | |
| Smeltepunkt | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Kogepunkt | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Typisk hårdhed | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Termisk ledningsevne (@ 20 ° C) | kal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Koefficient for termisk ekspansion | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Elektrisk modstand | Mikro-ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Elektrisk ledningsevne | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Trækstyrke (KSI) | Omgivende | 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 | -- | |
| Minimum forlængelse (1 tommer) | Omgivende | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Elasticitetsmodul | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Kilde: http://www.edfagan.com