Was wissen Sie über feuerfestes Metall？

Feuerfeste Metalle sind eine Klasse von Metallen, die außerordentlich hitze- und verschleißbeständig sind. Der Ausdruck wird hauptsächlich im Kontext der Materialwissenschaften, Metallurgie und Ingenieurwissenschaften verwendet. Die Definition, welche Elemente zu dieser Gruppe gehören, ist unterschiedlich. Die gebräuchlichste Definition umfasst fünf Elemente: zwei der fünften Periode (Niob und Molybdän) und drei der sechsten Periode (Tantal, Wolfram und Rhenium). Sie alle teilen einige Eigenschaften, darunter einen Schmelzpunkt über 2000 °C und eine hohe Härte bei Raumtemperatur. Sie sind chemisch inert und haben eine relativ hohe Dichte. Ihre hohen Schmelzpunkte machen die Pulvermetallurgie zum Verfahren der Wahl zur Herstellung von Bauteilen aus diesen Metallen. Einige ihrer Anwendungen umfassen Werkzeuge zum Bearbeiten von Metallen bei hohen Temperaturen, Drahtfilamente, Gussformen und chemische Reaktionsgefäße in korrosiven Umgebungen. Teilweise aufgrund des hohen Schmelzpunktes sind Refraktärmetalle gegen Kriechverformung bei sehr hohen Temperaturen stabil.

Die meisten Definitionen des Begriffs'feuerfeste Metalle' nennen den außerordentlich hohen Schmelzpunkt als wesentliche Voraussetzung für die Aufnahme. Nach einer Definition ist ein Schmelzpunkt über 4.000 ° F (2.200 ° C) erforderlich, um sich zu qualifizieren.[2] Die fünf Elemente Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram und Rhenium sind in allen Definitionen enthalten,[3] während die weiter gefasste Definition, die alle Elemente mit einem Schmelzpunkt über 2.123 K (1.850 °C) umfasst, eine unterschiedliche Anzahl von neun zusätzlichen Elementen umfasst : Titan, Vanadium, Chrom, Zirkonium, Hafnium, Ruthenium, Rhodium, Osmium und Iridium. Die künstlichen Elemente, die radioaktiv sind, werden nie als Teil der Refraktärmetalle betrachtet, obwohl Technetium einen Schmelzpunkt von 2430 K oder 2157 °C hat und Rutherfordium einen Schmelzpunkt von 2400 K oder 2100 °C vorhersagt.

Feuerfeste Metalle werden in Beleuchtung, Werkzeugen, Schmiermitteln, Steuerstäben für Kernreaktionen, als Katalysatoren und wegen ihrer chemischen oder elektrischen Eigenschaften verwendet. Aufgrund ihres hohen Schmelzpunktes werden feuerfeste Metallkomponenten nie durch Gießen hergestellt. Es wird das Verfahren der Pulvermetallurgie verwendet. Pulver des reinen Metalls werden verdichtet, mit elektrischem Strom erhitzt und durch Kaltbearbeitung mit Glühschritten weiter hergestellt. Feuerfeste Metalle können zu Draht, Barren, Betonstahl, Blechen oder Folien verarbeitet werden.

Molybdänlegierungen

Hauptartikel:Molybdänund Molybdän § Anwendungen

Legierungen auf Molybdänbasis werden häufig verwendet, da sie billiger sind als überlegene Wolframlegierungen. Die am weitesten verbreitete Molybdän-Legierung ist die Titan-Zirkon-Molybdän-Legierung TZM, bestehend aus 0,5 % Titan und 0,08 % Zirkonium (der Rest ist Molybdän). Die Legierung weist eine höhere Kriechbeständigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen auf, wodurch Einsatztemperaturen von über 1060 °C für den Werkstoff möglich sind. Der hohe Widerstand von Mo-30W, einer Legierung aus 70 % Molybdän und 30 % Wolfram, gegen den Angriff von geschmolzenem Zink macht es zum idealen Werkstoff für Zinkguss. Es wird auch verwendet, um Ventile für geschmolzenes Zink zu bauen.

Molybdän wird in quecksilberbenetzten Reedrelais verwendet, da Molybdän keine Amalgame bildet und daher gegen Korrosion durch flüssiges Quecksilber beständig ist.[10][11]

Molybdän ist das am häufigsten verwendete Refraktärmetall. Seine wichtigste Verwendung ist als verstärkende Stahllegierung. Strukturrohre und Rohrleitungen enthalten oft Molybdän, ebenso wie viele rostfreie Stähle. Hohe Temperaturfestigkeit, Verschleißfestigkeit und niedriger Reibungskoeffizient sind Eigenschaften, die es als Legierungsverbindung unschätzbar machen. Seine hervorragenden Gleiteigenschaften führen zu seiner Einarbeitung in Fette und Öle, bei denen Zuverlässigkeit und Leistung entscheidend sind. Automobil-Gleichlaufgelenke verwenden molybdänhaltiges Fett. Die Verbindung haftet gut auf Metall und bildet eine sehr harte, reibungsbeständige Beschichtung.

Wolfram und seine Legierungen

Hauptartikel: Wolfram und Wolfram § Anwendungen

Wolfram wurde 1781 vom schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele entdeckt. Wolfram hat mit 3.410 °C den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle.

Filament einer 200 Watt Glühbirne stark vergrößert

Wolfram und seine Legierungen werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen hohe Temperaturen vorhanden sind, aber dennoch eine hohe Festigkeit erforderlich ist und die hohe Dichte nicht störend ist. Wolframdrahtfilamente stellen die überwiegende Mehrheit der Haushaltsglühlampen dar, sind aber auch in der Industriebeleuchtung als Elektroden in Bogenlampen üblich. Lampen werden bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Licht mit höheren Temperaturen effizienter und daher ist ein hoher Schmelzpunkt für die Anwendung als Glühwendel in Glühlampenlicht unerlässlich.[18] Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißgeräte (GTAW, auch bekannt als Wolfram-Inertgas-(WIG)-Schweißen) verwenden eine permanente, nicht schmelzende Elektrode. Der hohe Schmelzpunkt und die Verschleißfestigkeit gegen den Lichtbogen machen Wolfram zu einem geeigneten Werkstoff für die Elektrode.

Die hohe Dichte und Festigkeit von Wolfram&sind auch wichtige Eigenschaften für den Einsatz in Waffengeschossen, beispielsweise als Alternative zu abgereichertem Uran für Panzergeschütze. Sein hoher Schmelzpunkt macht Wolfram zu einem guten Material für Anwendungen wie Raketendüsen, zum Beispiel in der UGM-27 Polaris. Einige der Anwendungen von Wolfram beziehen sich nicht auf seine feuerfesten Eigenschaften, sondern einfach auf seine Dichte. Es wird beispielsweise in Ausgleichsgewichten für Flugzeuge und Helikopter oder für Schlägerköpfe verwendet. Bei diesen Anwendungen können auch ähnlich dichte Materialien wie das teurere Osmium verwendet werden.

Wolfram wird am häufigsten als Verbindung von Wolframkarbid in Bohrern, Bearbeitungs- und Schneidwerkzeugen verwendet. Die größten Wolframreserven befinden sich in China mit Vorkommen in Korea, Bolivien, Australien und anderen Ländern.

Es findet sich auch als Schmiermittel, Antioxidans, in Düsen und Buchsen, als Schutzbeschichtung und auf viele andere Weise wieder. Wolfram findet sich in Druckfarben, Röntgenschirmen, bei der Verarbeitung von Erdölprodukten und bei der Flammschutzausrüstung von Textilien.

Niob-Legierungen

Hauptartikel: Niobium § Anwendungen und Niobiumlegierung

Apollo CSM mit der dunklen Raketendüse aus Niob-Titan-Legierung

Niob wird fast immer zusammen mit Tantal gefunden und wurde nach Niobe benannt, der Tochter des mythischen griechischen Königs Tantalus, nach dem Tantal benannt wurde. Niob hat viele Verwendungszwecke, von denen es einige mit anderen hochschmelzenden Metallen teilt. Es ist insofern einzigartig, als es durch Glühen bearbeitet werden kann, um einen weiten Bereich an Festigkeit und Duktilität zu erreichen, und es ist das niedrigste feuerfeste Metall. Es findet sich auch in Elektrolytkondensatoren und in den praktischsten supraleitenden Legierungen. Niob findet sich in Flugzeuggasturbinen, Vakuumröhren und Kernreaktoren.

Eine Legierung, die für Flüssigkeitsraketen-Triebwerksdüsen verwendet wird, wie zum Beispiel im Haupttriebwerk der Apollo-Mondlandefähren, ist C103, das aus 89 % Niob, 10 % Hafnium und 1 % Titan besteht.[25] Für die Düse des Apollo Service Modules wurde eine weitere Nioblegierung verwendet. Da Niob bei Temperaturen über 400 °C oxidiert wird, ist für diese Anwendungen eine Schutzschicht erforderlich, um eine Versprödung der Legierung zu verhindern.

Tantal und seine Legierungen

Hauptartikel: Tantal und Tantal § Anwendungen

Tantal ist eine der korrosionsbeständigsten Substanzen, die es gibt.

Aufgrund dieser Eigenschaft hat Tantal viele wichtige Verwendungen gefunden, insbesondere im medizinischen und chirurgischen Bereich und auch in rauen sauren Umgebungen. Es wird auch verwendet, um hochwertige Elektrolytkondensatoren herzustellen. Tantalfilme bieten nach Aerogel die zweithöchste Kapazität pro Volumen aller Substanzen [Zitat erforderlich] und ermöglichen die Miniaturisierung elektronischer Komponenten und Schaltungen. Viele Mobiltelefone und Computer enthalten Tantal-Kondensatoren.

• Wenn Sie irgendwelche Anforderungen an feuerfeste Produkte haben, kontaktieren Sie uns bitte. Wir bieten die Anpassung aller Wolfram-, Molybdän- und anderer feuerfester Metallprodukte.

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