Най-огнеупорният метал. Характеристики на металите

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

Металите са най-разпространеният материал (заедно с пластмасата и стъклото), който се използва от хората от древни времена. Още тогава характеристиката на металите беше известна на човека, той изгодно използва всичките им свойства за създаване на красиви произведения на изкуството, съдове, предмети за бита, конструкции.

Една от основните характеристики при разглеждането на тези вещества е тяхната твърдост и огнеупорност. Именно тези качества ви позволяват да определите областта на употреба на конкретен метал. Ето защо ще разгледаме всички физически свойства и ще обърнем специално внимание на въпросите на плавимостта.

Физични свойства на металите

Характеризирането на металите по физични свойства може да се изрази като четири основни точки.

1. Метален блясък - всички имат приблизително същия сребристо-бял красив характерен блясък, с изключение на медта и златото. Те имат съответно червеникав и жълт оттенък. Калций - сребристо синьо.
2. Агрегатно състояние - всички твърди вещества при нормални условия, с изключение на живака, който е под формата на течност.
3. Електрическа и топлопроводимост - характерна за всичкиметали, но изразени в различна степен.
4. Коване и пластичност също са параметър, общ за всички метали, който може да варира в зависимост от конкретния представител.
5. Точка на топене и кипене - определя кой метал е огнеупорен и кой е топим. Този параметър е различен за всички елементи.

Всички физични свойства се обясняват със специалната структура на металната кристална решетка. Неговото пространствено разположение, форма и сила.

Топими и огнеупорни метали

Този параметър е много важен, когато става въпрос за областите на приложение на въпросните вещества. Огнеупорните метали и сплави са в основата на машиностроенето и корабостроенето, топенето и леенето на много важни продукти и получаването на висококачествени работни инструменти. Следователно познаването на точките на топене и кипене е основно.

Охарактеризирайки металите по сила, можем да ги разделим на твърди и крехки. Ако говорим за рефрактерност, тогава има две основни групи:

1. Fusible - това са тези, които могат да променят агрегатното състояние при температури под 1000 ^оС. Примери са: калай, олово, живак, натрий, цезий, манган, цинк, алуминий и други.
2. Огнеупорни са тези, чиято точка на топене е по-висока от посочената стойност. Не са толкова много от тях и още по-малко се използват на практика.

Таблица на металите с точка на топене над 1000 ^оС е показана по-долу. Точнов него се намират най-огнеупорните представители.

Име на метал	Точка на топене, oC	Точка на кипене, oC
Злато, Au	1064,18	2856
берилий, бъди	1287	2471
Кобалт, Co	1495	2927
Chrome, Cr	1907	2671
мед, Cu	1084, 62	2562
Iron, Fe	1538	2861
хафний, Hf	2233	4603
Иридий, Ir	2446	4428
Манган, Mn	1246	2061
Молибден, Mo	2623	4639
ниобий, Nb	2477	4744
никел, Ni	1455	2913
Паладий, Pd	1554, 9	2963
Платина, Pt	1768.4	3825
Рений, Re	3186	5596
родий, Rh	1964	3695
Ruthenium, Ru	2334	4150
Тантал, Ta	3017	5458
Technetium, Tc	2157	4265
Thorium, Th	1750	4788
Титан, Ti	1668	3287
Ванадий, V	1910	3407
Волфрам, W	3422	5555
Цирконий, Zr	1855	4409

Тази таблица на металите включва всички представители, чиято точка на топене е над 1000 ^oC. На практика обаче много от тях не се използват по различни причини. Например, поради икономически ползи или поради радиоактивност, твърде висока степен на крехкост, податливост на корозивна атака.

Очевидно е също от данните в таблицата, че най-огнеупорният метал в света е волфрамът. Златото има най-ниска стойност. При работа с метали е важна мекотата. Следователно много от горните също не се използват за технически цели.

Най-огнеупорният метал е волфрам

В периодичната система се намира под пореден номер 74. Името е дадено от името на известния физик Стивън Волфрам. При нормални условия това е твърд, огнеупорен метал със сребристо-бял цвят. Има подчертан метален блясък. Химически практически инертен, не е склонен да реагира.

Намира се в природата като минерали:

• волфрамит;
• scheelite;
• huebnerite;
• ферберит.

Учените са доказали, че волфрамът е най-огнеупорният метал от всички. Въпреки това, има предположения, че Seaborgium теоретично е способен да счупи рекорда за този метал. Но това е радиоактивен елемент с много кратък период на съществуване. Следователно все още не е възможно да се докаже.

При определена температура (над 1500 ^оС) волфрамът става ковък и пластичен. Следователно е възможно да се произведе тънък проводник на базата на него. Това свойство се използва за производство на нишки в обикновени битови крушки.

Като най-огнеупорният метал, който може да издържи на температури над 3400 ^oС, волфрамът се използва в следните области на технологията:

• като електрод за аргоново заваряване;
• за получаване на киселинноустойчиви, устойчиви на износване и топлоустойчиви сплави;
• като нагревателен елемент;
• във вакуумни тръби като нишки и други.

В допълнение към металния волфрам, неговите съединения са широко използвани в технологиите, науката и електрониката. Като най-огнеупорният метал в света, той образува съединения с много висококачествени характеристики: здрав, устойчив на почти всички видове химически атаки, не подлежи на корозия, издържа на ниски и високи температури (вон, волфрамов сулфид, неговите монокристали и др. вещества).

Ниобий и неговите сплави

Nb, или ниобий, е сребристо-бял лъскав метал при нормални условия. Освен това е огнеупорен, тъй като температурата му на преход на течност е 2477 ^oC. Именно това качество, както и комбинацията от ниска химическа активност и свръхпроводимост, позволяват на ниобия да става все по-популярен в практическите човешки дейности всяка година. Днес този метал се използва в такиваиндустрии като:

• ракетна наука;
• аерокосмическа индустрия;
• ядрена енергия;
• химическо апаратно инженерство;
• радиотехника.

Този метал запазва своите физически свойства дори при много ниски температури. Продуктите, базирани на него, се отличават с устойчивост на корозия, устойчивост на топлина, здравина и отлична проводимост.

Този метал се добавя към алуминиеви материали за подобряване на химическата устойчивост. От него се правят катоди и аноди, с него се легират цветни сплави. Дори монетите в някои страни се правят със съдържание на ниобий.

Тантал

Метал, в свободна форма и при нормални условия, покрит с оксиден филм. Той има набор от физически свойства, които му позволяват да бъде широко разпространен и много важен за хората. Основните му характеристики са както следва:

1. При температури над 1000 ^oC става свръхпроводник.
2. Това е най-огнеупорният метал след волфрама и рения. Точката на топене е 3017 ^oC.
3. Отлично абсорбиране на газ.
4. Лесен за работа, тъй като се навива на листове, фолио и жици с малко затруднение.
5. Има добра твърдост и не е крехък, запазва пластичност.
6. Много устойчив на химикали (не се разтваря дори в царска аква).

Благодарение на тези характеристики, той успя да спечели популярност като основа за много топлоустойчиви и киселинноустойчиви, антикорозионни сплави. Многобройните му съединения се използват в ядрената физика, електрониката и изчислителните устройства. Използват се като свръхпроводници. Преди това танталът е бил използван като елемент в лампите с нажежаема жичка. Сега волфрамът зае неговото място.

Хром и неговите сплави

Един от най-твърдите метали, естествено синкаво-бял цвят. Неговата точка на топене е по-ниска от тази на елементите, разгледани досега, и е 1907 ^oC. Въпреки това, той все още се използва в инженерството и индустрията навсякъде, тъй като се поддава добре на механично натоварване, обработен и формован.

Chrome е особено ценен като спрей. Прилага се върху продуктите, за да им придаде красив блясък, защита от корозия и повишаване на износоустойчивостта. Процесът се нарича хромиране.

Хромовите сплави са много популярни. В крайна сметка, дори малко количество от този метал в сплавта значително увеличава твърдостта и устойчивостта на последния на удар.

Цирконий

Един от най-скъпите метали, така че използването му за технически цели е трудно. Въпреки това, неговите физически характеристики го правят незаменим в много други индустрии.

При нормални обстоятелства това е красив сребристо бял метал. Има доста висока точка на топене - 1855 ^оС. Има добра твърдост, устойчивост на корозия, тъй като не е химически активен. Освен това има отлична биологична съвместимост с човешката кожа и целия организъм. Това го прави цененметал за употреба в медицината (инструменти, протези и т.н.).

Основните приложения на циркония и неговите съединения, включително сплави, са както следва:

• ядрена енергия;
• пиротехника;
• метал сплав;
• лекарство;
• производство на биологичен софтуер;
• структурен материал;
• като свръхпроводник.

Дори бижута, които могат да подобрят човешкото здраве, са направени от цирконий и сплави на негова основа.

молибден

Ако разберете кой метал е най-огнеупорен, тогава в допълнение към определения волфрам можете да назовете и молибден. Неговата точка на топене е 2623 ^oC. В същото време е доста твърд, пластичен и подлежащ на обработка.

Използва се главно не в чиста форма, а като неразделна съставка на сплавите. Те, поради наличието на молибден, са значително подсилени като устойчивост на износване, устойчивост на топлина и антикорозия.

Някои молибденови съединения се използват като технически лубриканти. Освен това, този метал е легиращ материал, който едновременно влияе както на здравината, така и на антикорозията, което е много рядко.

Ванадий

Сив метал със сребърен блясък. Той има доста висок индекс на плавимост (1920 ^оС). Използва се главно като катализатор в много процеси поради своята инертност. Използва се в енергетиката като химически източник на ток, при производството на неорганични киселини. Основно значениене съдържа чист метал, а някои от неговите съединения.

Рений и сплави на негова основа

Кой метал е най-огнеупорният след волфрама? Това е рений. Неговата точка на топене е 3186 ^oC. Той превъзхожда както волфрама, така и молибдена по сила. Неговата пластичност не е твърде висока. Търсенето на рений е много голямо, но извличането е трудно. В резултат на това това е най-скъпият метал, който съществува днес.

Използва се за направата на:

• реактивни двигатели;
• термодвойка;
• филаменти за спектрометри и други устройства;
• като катализатор при рафинирането на нефт.

Всички приложения са скъпи, така че се използва само в случай на спешност, когато няма възможност да се замени с нещо друго.

Титаниеви сплави

Титанът е много лек, сребристо-бял метал, който се използва широко в металургичната индустрия и металообработването. Може да експлодира, когато е във фино състояние, поради което е запалим.

Използва се в самолетостроенето и ракетостроенето, при производството на кораби. Широко използван в медицината поради биологичната съвместимост с тялото (протези, пиърсинг, импланти и др.).