Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Конструкционное материаловедение

тема: Тугоплавкие металлы и их сплавы

Студент: Костров С.А.

Группа: ЭН-200007

Оглавление

1. Общие сведения о тугоплавких металлах

2. Основные материалы и их сплавы

Заключение

Список использованных источников

1. Общие сведения о тугоплавких металлах

Тугоплавкие металлы -- класс химических элементов (металлов), имеющих очень высокую температуру плавления и стойкость к изнашиванию. Выражение тугоплавкие металлы чаще всего используется в таких дисциплинах как материаловедение, металлургия и в технических науках. Определение тугоплавких металлов относится к каждому элементу группы по разному. Основными представителями данного класса элементов являются элементы пятого периода -- ниобий и молибден; шестого периода -- тантал, вольфрам и рений. Все они имеют температуру плавления выше 2000 °C, химически относительно инертны и обладают повышенным показателем плотности. Благодаря порошковой металлургии из них можно получать детали для разных областей промышленности.

Большинство определений термина тугоплавкие металлы определяют их как металлы имеющие высокие температуры плавления. По этому определению, необходимо, что бы металлы имели температуру плавления выше 4,000 °F (2,200 °C). Это необходимо для их определения как тугоплавких металлов. Пять элементов -- ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений входят в этот список как основные, в то время как более широкое определение этих металлов позволяет включить в этот список ещё и элементы имеющие температуру плавления 2123 K (1850 °C) -- титан, ванадий, хром, цирконий, гафний, рутений и осмий. Трансурановые элементы (которые находятся за ураном, все изотопы которых нестабильны и на земле их найти очень трудно) никогда не будут относиться к тугоплавким металлам.

2. Основные материалы и их сплавы

Вольфрам (W)

Вольфрам был найден в 1781 г. Шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов -- 3422 °C (6170 °F). Рений используется в сплавах с вольфрамом в концентрации до 22 %, что позволяет повысить тугоплавкость и устойчивость к коррозии.

Торий применяется в качестве легирующего компонента вольфрама. Благодаря этому повышается износостойкость материалов.

Для получения тяжёлых сплавов вольфрама применяются никель и железо или никель и медь. Содержание вольфрама в данных сплавах как правило не превышает 90 %.

Вольфрам и его сплавы по-прежнему используются там, где присутствуют высокие температуры, но нужна однако высокая твёрдость и где высокой плотностью можно пренебречь. Нити накаливания, состоящие из вольфрама, находят своё применение в быту и в приборостроении. Лампы более эффективно преобразуют электроэнергию в свет с повышением температуры. В вольфрамовой газодуговой сварке оборудование используется постоянно, без плавления электрода

Высокая плотность и твёрдость позволяют вольфраму быть использованным в артиллерийских снарядах. Его высокая температура плавления применяется при строении ракетных сопел. Иногда он находит своё применение благодаря своей плотности. Например, он находит своё применение в производстве клюшек для гольфа.

Ниобий (Nb)

Ниобий почти всегда находится вместе с танталом. Ниобий был назван в честь Ниобы, дочери Тантала в греческой мифологии. Ниобий находит множество путей для применения, некоторые он разделяет с тугоплавкими металлами. Он может применяться в электролитических конденсаторах и является самым частым металлом в суперпроводниковых сплавах. Ниобий может применяться в газовых турбинах воздушного судна, в электронных лампах и ядерных реакторах. Удовлетворительная прочность, достаточно высокие значения жаропрочности, пластичности, высокая коррозионная стойкость в различных средах, высокая температура плавления и низкий температурный интервал перехода из пластичного состояния в хрупкое делают ниобий одним из перспективных тугоплавких металлов.

Сплав ниобия C103, который состоит из 89 % ниобия, 10 % гафния и 1 % титана, находит своё применение при создании сопел в жидкостных ракетных двигателях.

Молибден (Mo)

В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1781 году восстановлением оксида углём. Температура плавления-- 2623 °C. Широкое применение находят сплавы молибдена. Наиболее часто используемый сплав -- титан-цирконий-молибден -- содержит в себе 0,5 % титана, 0,08 % циркония и остальное молибден. Сплав обладает повышенной прочностью при высоких температурах. Высокое сопротивление сплава вольфрам-молибден (Mo 70 %, W 30 %) делает его идеальным материалом для отливки деталей из цинка, например, клапанов.

Молибден является самым часто используемым тугоплавким металлом. Молибден используется в ртутных герконовых реле. Его прекрасные показатели трения приводят его к использованию в качестве смазки где требуется надежность и производительность. Применяется в автомобилестроении.

Тантал (Ta)

Тантал открыт в 1802 году шведским химиком Экебергом в двух минералах, найденных в Финляндии и Швеции. Температура плавления-- 3017 °C.

Важное свойство тантала было выявлено благодаря его применению в медицине -- он способен выдерживать кислую среду (организма). Иногда он используется в электролитических конденсаторах. Применяется в конденсаторах сотовых телефонов и компьютера.

Цирконий (Zr)

Цирконий в виде диоксида впервые был выделен в 1789 году немецким химиком М.Г.Клапротом в результате анализа минерала Циркона. Температура плавления-- 3017 °C. Металлический цирконий высокой чистоты обладает хорошей способностью к пластической деформации, удовлетворительными механическими свойствами, высокой температурой плавления, стойкостью против коррозии в химически агрессивных средах и к воздействию водяного пара и воды.

Цирконий применяется для изготовления разнообразной посуды, обладающей отличными гигиеническими свойствами благодаря высокой химической стойкости.

Цирконий обладает высокой стойкостью к воздействию биологических сред, даже более высокой, чем титан, и отличной биосовместимостью, благодаря чему применяется для создания костных, суставных и зубных протезов, а также хирургического инструмента.

Цирконий обладает замечательной способностью сгорать в кислороде воздуха практически без выделения дыма и с высокой скоростью.

Рений (Re)

Элемент открыли в 1925 году немецкие химики Ида и Вальтер Ноддак, исследуя минерал колумбит Температура плавления-- 3186 °C. Является самым последним открытым тугоплавким элементом из всей группы. Он находится в низких концентрациях в рудах других металлов -- платины или меди. Придает сплавам хорошие характеристики -- ковкость и увеличивает предел прочности.

Сплавы с рением могут применяться в компонентах электронных приборов, гироскопах и ядерных реакторах. Самое главное применение находит в качестве катализатора. Его столь редкое присутствие в природе делает его самым дорогим из всех тугоплавких металлов.

Заключение

тугоплавкий металл вольфрам молибден

Тугоплавкие металлы и их сплавы очень активно используются человеком. Альтернатив этим металлам не существует, поэтому нужно хорошо знать и изучать их.

Список использованных источников

1. Тугоплавкие металлы URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%8B

2. Тугоплавкие металлы. Автор: Анастасия Глухова URL: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/tugoplavkie-metally.html.

Размещено на Allbest.ru