Visvairāk ugunsizturīgais metāls. Metāla īpašības

Металлы - это самый распространенный материал (kopā ar plastmasu un stiklu), ko cilvēki lieto kopš seniem laikiem. Pat tad, kad cilvēks zināja metālu īpašības, viņš izmantoja visas savas īpašības, lai viņa priekšrocības radītu skaistus mākslas darbus, traukus, sadzīves priekšmetus un konstrukcijas.

Viena no galvenajām iezīmēm, tos apsverotvielas ir to cietība un ugunsizturība. Šīs īpašības ļauj noteikt konkrēta metāla izmantošanas apjomu. Tādēļ mēs uzskatu visas fiziskās īpašības un pievēršam īpašu uzmanību lūšanas problēmām.

Metālu fizikālās īpašības

Metālu fizikālās īpašības var izteikt četros galvenajos punktos.

1. Metālisks spīdums - visiem ir aptuveni tāds pats sudrabaini balts skaists raksturīgais spīdums, izņemot varu un zeltu. Viņiem ir attiecīgi sarkanīgs un dzeltens nokrāsa. Kalcijs ir sudrabaini zils.
2. Fiziskais stāvoklis - normālos apstākļos viss cietais, izņemot dzīvsudrabu, kas ir šķidruma formā.
3. Elektriskā un siltuma vadītspēja ir raksturīga visiem metāliem, bet to izsaka dažādās pakāpēs.
4. Kaļamība un plastiskums ir arī visiem metāliem kopīgs parametrs, kas var atšķirties atkarībā no konkrētā pārstāvja.
5. Kušanas un viršanas temperatūra - nosaka, kurš metāls ir ugunsizturīgs un kurš - kūstošs. Šis parametrs visiem elementiem ir atšķirīgs.

Visas fizikālās īpašības ir izskaidrojamas ar metāla kristāla režģa īpašo struktūru. Tās telpiskais izvietojums, forma un izturība.

Metāli ar zemu kušanas temperatūru un ugunsizturīgi

Šis parametrs ir ļoti svarīgs runājotattiecas uz attiecīgo vielu izmantošanas jomām. Ugunsizturīgie metāli un sakausējumi ir mašīnu un kuģu būves, daudzu svarīgu izstrādājumu kausēšanas un liešanas, kā arī augstas kvalitātes darba instrumentu ieguves pamatā. Tāpēc ir svarīgi zināt kušanas un viršanas temperatūru.

Raksturojot metālus pēc izturības, tos var iedalīt cietos un trauslos. Ja mēs runājam par ugunsizturību, tad ir divas galvenās grupas:

1. Uzkausējams - tie ir tie, kas spēj mainīt agregācijas stāvokli temperatūrā, kas zemāka par 1000 ^oC. Piemēri: alva, svins, dzīvsudrabs, nātrijs, cēzijs, mangāns, cinks, alumīnijs un citi.
2. Ugunsizturīgi ir tie, kuru kušanas temperatūra ir augstāka par norādīto vērtību. Viņu nav tik daudz, un praksē tiek izmantoti vēl mazāk.

Metālu tabula ar kušanas temperatūru virs 1000 ^oC ir parādīts zemāk. Tieši tajā atrodas visvairāk ugunsizturīgie pārstāvji.

Šajā metālu tabulā ir iekļauti visi pārstāvji, kuru kušanas temperatūra pārsniedz 1000 ^oNO.Tomēr praksē daudzi no tiem netiek piemēroti dažādu iemeslu dēļ. Piemēram, ekonomisku ieguvumu vai radioaktivitātes, pārāk lielas trausluma pakāpes, uzņēmības pret kodīgu iedarbību dēļ.

Arī no tabulas datiem ir acīmredzams, ka visvairākpasaulē ugunsizturīgākais metāls ir volframs. Zemākais rādītājs ir zeltā. Strādājot ar metāliem, svarīgs ir maigums. Tāpēc daudzi no iepriekš minētajiem arī netiek izmantoti tehniskiem mērķiem.

Ugunsizturīgākais metāls ir volframs

Periodiskajā sistēmā tas atrodas zemsērijas numurs 74. Vārdu deva slavenā fiziķa Stīvena Volframa vārds. Normālos apstākļos tas ir ciets ugunsizturīgs sudrabaini baltas krāsas metāls. Ir izteikts metāla spīdums. Ķīmiski praktiski inerts, negribīgi nonāk reakcijās.

Dabā tas ir sastopams minerālu veidā:

• volframīts;
• šeelīts;
• hubnerīts;
• ferberīts.

Zinātnieki ir pierādījuši, ka volframa ir visvairākvisu esošo ugunsizturīgais metāls. Tomēr ir ierosinājumi, ka teorētiski seaborgium spēj pārspēt šī metāla rekordu. Bet tas ir radioaktīvs elements ar ļoti īsu dzīves ilgumu. Tāpēc to joprojām nav iespējams pierādīt.

Noteiktā temperatūrā (virs 1500 ° C) ^oC) volframs kļūst kaļams un kaļams.Tāpēc, pamatojoties uz to, ir iespējams izgatavot plānu vadu. Šis īpašums tiek izmantots kvēldiegu izgatavošanai parastajās mājsaimniecības elektriskajās spuldzēs.

Kā ugunsizturīgākais metāls, kas iztur temperatūru virs 3400 ^oC, volframu izmanto šādās tehnoloģiju jomās:

• kā elektrodu metināšanai ar argonu;
• iegūt skābes izturīgus, nodilumizturīgus un karstumizturīgus sakausējumus;
• kā sildelementu;
• vakuuma mēģenēs kā kvēldiegu un tā tālāk.

Bez metāla volframa, plašiizmanto tehnoloģijā, zinātnē un elektronikā, tā savienojumos. Tā kā tas ir ugunsizturīgākais metāls pasaulē, tas veido arī savienojumus ar ļoti augstas kvalitātes īpašībām: spēcīgs, izturīgs pret gandrīz visu veidu ķīmisko uzbrukumu, nav sarūsējis, iztur zemu un augstu temperatūru (uzvar, volframa sulfīds, tā monokristāli un citas vielas).

Niobijs un tā sakausējumi

Nb jeb niobijs ir sudrabaini balts spīdīgs metāls normālos apstākļos. Tas ir arī ugunsizturīgs, jo pārejas uz šķidro stāvokli temperatūra tam ir 2477 ^oNO.Tieši šī kvalitāte, kā arī zemas ķīmiskās aktivitātes un supravadītspējas kombinācija ļauj niobijam katru gadu kļūt arvien populārākam cilvēku praksē. Mūsdienās šo metālu izmanto tādās nozarēs kā:

• raķešu zinātne;
• aviācijas un kosmosa rūpniecība;
• kodolenerģija;
• ķīmisko aparātu inženierija;
• radiotehnika.

Šis metāls saglabā savas fizikālās īpašības pat ļoti zemā temperatūrā. Uz tā balstītie izstrādājumi atšķiras ar izturību pret koroziju, karstumizturību, izturību un lielisku vadītspēju.

Šis metāls tiek pievienots alumīnija materiāliemuzlabot ķīmisko izturību. No tā izgatavo katodus un anodus, un ar to leģē krāsainos sakausējumus. Pat monētas dažās valstīs tiek izgatavotas ar niobija saturu.

Tantals

Metāls, brīvs un normālos apstākļospārklāts ar oksīda plēvi. Tam ir fizisko īpašību kopums, kas ļauj to plaši izplatīt un ļoti svarīgi cilvēkiem. Tās galvenās īpašības ir šādas:

1. Temperatūrā virs 1000 ^oC kļūst par supravadītāju.
2. Tas ir ugunsizturīgākais metāls pēc volframa un renija. Kušanas temperatūra ir 3017 ^oC.
3. Lieliski absorbē gāzes.
4. Ar to ir viegli strādāt, jo tas bez lielām grūtībām ruļļos slāņos, folijā un stieplēs.
5. Tam ir laba cietība un tas nav trausls, saglabā plastiskumu.
6. Ļoti izturīgs pret ķīmiskajiem faktoriem (nešķīst pat aqua regia).

Pateicoties šādām īpašībām, viņam izdevās uzvarētpopularitāte kā pamats daudziem karstumizturīgiem un skābes izturīgiem, pretkorozijas sakausējumiem. Tās daudzos savienojumus izmanto kodolfizikā, elektronikā un skaitļošanas ierīcēs. Izmanto kā supravadītājus. Iepriekš tantalu kā elementu izmantoja kvēlspuldzēs. Tagad volframs ir ieņēmis vietu.

Hroms un tā sakausējumi

Viens no cietākajiem metāliem, dabiski zilganbalts. Tā kušanas temperatūra ir zemāka nekā līdz šim aplūkotajiem elementiem, un tā ir 1907. gads ^oC. Tomēr tas joprojām tiek izmantots tehnoloģijā un rūpniecībā visur, jo tas labi pakļauj mehāniskai slodzei, tiek apstrādāts un veidots.

Hroms ir īpaši vērtīgs kā aerosols. To lieto izstrādājumiem, lai tiem piešķirtu skaistu spīdumu, aizsardzību pret koroziju un palielinātu nodilumizturību. Procesu sauc par hroma pārklājumu.

Hroma sakausējumi ir ļoti populāri. Patiešām, pat neliels daudzums šī metāla sakausējumā ievērojami palielina tā cietību un izturību pret triecieniem.

Cirkonijs

Viens no dārgākajiem metāliem, tāpēc tā izmantošana tehniskām vajadzībām ir sarežģīta. Tomēr tā fiziskās īpašības padara to vienkārši neaizstājamu daudzās citās nozarēs.

Normālos apstākļos tas ir skaists, sudrabaini balts metāls. Ir diezgan augsta kušanas temperatūra - 1855. gads ^oNO. Tam ir laba cietība, izturība pret koroziju, jo tas ir ķīmiski neaktīvs. Tam ir arī lieliska bioloģiskā saderība ar cilvēka ādu un visu ķermeni kopumā. Tas padara to par vērtīgu metālu medicīniskai lietošanai (instrumenti, protēzes utt.).

Cirkonija un tā savienojumu, ieskaitot sakausējumus, galvenās izmantošanas jomas ir šādas:

• atomenerģija;
• pirotehnika;
• metālu leģēšana;
• medicīna;
• bioloģisko trauku ražošana;
• celtniecības materiāls;
• kā supravadītājs.

Pat rotaslietas, kas spēj uzlabot cilvēku veselību, ir izgatavotas no cirkonija un tā sakausējumiem.

Molibdēns

Ja jūs uzzināsiet, kurš metāls ir ugunsizturīgākais, tad papildus norādītajam volframam varat nosaukt arī molibdēnu. Tās kušanas temperatūra ir 2623 ^oC. Tajā pašā laikā tas ir diezgan ciets, plastmasas un pakļauts apstrādei.

To galvenokārt izmanto nevis tīrā veidā, bet gan kā sakausējumu sastāvdaļu. Tie, pateicoties molibdēna klātbūtnei, ievērojami nostiprina nodilumizturību, karstumizturību un izturību pret koroziju.

Daži molibdēna savienojumi tiek izmantoti kātehniskās smērvielas. Arī šis metāls ir leģējošs materiāls, kas vienlaikus ietekmē gan izturību, gan izturību pret koroziju, kas ir ļoti reti.

Vanādijs

Pelēks metāls ar sudrabainu spīdumu. Ir diezgan augsts kausējamības indekss (1920 ^oNO:). Inerces dēļ to galvenokārt izmanto kā katalizatoru daudzos procesos. To izmanto enerģētikā kā ķīmiskās strāvas avotu, neorganisko skābju ražošanā. Galvenā nozīme ir nevis tīram metālam, bet dažiem tā savienojumiem.

Rēnijs un tā sakausējumi

Kas ir ugunsizturīgākais metāls pēc volframa? Tas ir rēnijs. Tās kausēšanas indekss ir 3186 ^oNO.Pēc spēka tas pārsniedz gan volframu, gan molibdēnu. Tās plastika nav pārāk augsta. Pieprasījums pēc rēnija ir ļoti augsts, taču ieguve ir sarežģīta. Rezultātā tas ir visdārgākais metāls, kāds pastāv šodien.

To izmanto ražošanai:

• reaktīvie dzinēji;
• termopāra;
• kvēldiegi spektrometriem un citām ierīcēm;
• kā katalizators naftas pārstrādē.

Visas lietojumprogrammas ir dārgas, tāpēc to izmanto tikai absolūti nepieciešams, kad nav citu iespēju to aizstāt.

Titāna sakausējumi

Titāns ir ļoti viegls sudraba-balts metālskrāsa, ko plaši izmanto metalurģijas rūpniecībā un metālapstrādē. Smalki izkliedētā stāvoklī tas var eksplodēt, tāpēc tas ir ugunsbīstams.

To izmanto lidmašīnās un raķetēs, kuģu ražošanā. To plaši izmanto medicīnā, pateicoties bioloģiskajai saderībai ar ķermeni (protēzes, pīrsingi, implanti utt.).