Hvad er nogle højtemperaturbestandige metaller?
Ildfaste metaller
Wolfram (W)har det højeste smeltepunkt af alle metaller, når 3420 ℃ og et kogepunkt på 5900 ℃. Den besidder usædvanlig højtemperaturstyrke og termisk stabilitet og udviser god korrosionsbestandighed over for smeltede alkalimetaler og dampe. Volframtråd anvendes i vid udstrækning i fremstillingen af glødelampe tråd.
Molybdæn (Mo)har et smeltepunkt på 2610 ℃ og et kogepunkt på 5560 ℃. Det besidder afbalancerede fysisk-kemiske egenskaber, fremragende krybbebestandighed, korrosionsbestandighed og høj termisk ledningsevne, hvilket gør det til det mest udbredte ildfast metal.
Tantal (Ta)har et smeltepunkt på 3017 ℃ og udviser ekstremt høj korrosionsbestandighed. Det reagerer ikke med saltsyre, koncentreret salpetersyre eller aqua regia under både varme og kolde forhold. I kemisk udstyr kan det erstatte rustfrit stål og forlænge dets levetid med ti gange.
Niobium (Nb)har et smeltepunkt på 2477 ℃, besidder høj korrosionsbestandighed og er relativt let. Det anvendes i fremstilling af møntindskeder, korrosionsbestandige fordampningsbåde, diamantvæksttigle og anvendes også i superledende kabler og magnetmaterialer.
Højtemperaturlegeringer
Klassificering efter matrikselement
nikkelbaserede højtemperaturlegeringer bruger nikkel som matrix, med et nikkerindhold på mere end 50%. De opererer ved temperaturer på 650-1000 ℃ og besidder den højeste højtemperaturstyrke og oxidationsbestandighed. De er den mest udbredte type højtemperaturlegering og anvendes i høj grad i kernekomponenter såsom turbineblade i flymotorer.
Jernbaserede højtemperaturlegeringer bruger jern som matrix. Deres driftstemperatur er generelt begrænset til 750-780 ℃. De er relativt billige og spiller en vigtig rolle i anvendelser ved mellemtemperaturer, såsom varmebestandige komponenter i kraftproduktionsudstyr.
Kobaltbaserede højtemperaturlegeringer bruger kobolt som matrix, med et koboltindhold på 40% -65%. De har stærk højtemperaturbestandighed, men koboltressourcer er knappe, hvilket resulterer i højere omkostninger og begrænser deres udbredte anvendelse.
Klassificering efter styrkelsesmetode
Solid opløsning styrkede højtemperaturlegeringer danner en enfaset austenitisk struktur ved at tilsætte legeringselementer. Opløste atomer forvrænger gitteret af den faste opløsningsmatrix, hvilket øger glidmæstigheden og dermed styrker legeringen.
Nedbør styrkede højtemperaturlegeringer opnå formålet med at hærde legeringen og øge styrken gennem aldringsbehandling for jævnt at udfælde styrkelsesfasen.
Andre højtemperaturmetaller
Titanium (Ti):Smeltepunkt 1688 ℃, det er kendetegnet ved høj styrke og lav specifik tyngdekraft, praler af det højeste styrke-til-vægt-forhold blandt alle metalliske elementer. Det besidder også højt smeltepunkt, lav specifik tyngdekraft, god sejhed, træthedsbestandighed og korrosionsbestandighed.
Rustfrit stål har korrosionsbestandighed og højtemperaturbestandighed og anvendes meget i køkkenudstyr. Det kan modstå korrosion i højtemperaturmiljøer og opretholde sit æstetiske udseende.
Jern-krom-aluminiumslegeringer har god korrosionsbestandighed og stabilitet ved høje temperaturer og kan modstå langvarig brug ved høje temperaturer uden deformation eller fading. De anvendes meget i køkkenet madlavning udstyr.
Ydelsesejenskaber og anvendelsesområder
Højtemperaturbestandige metalmaterialer udviser fremragende strukturel stabilitet og pålidelighed ved høje temperaturer, besidder høj højtemperaturstyrke, god modstandsdygtighed mod oxidation og varm korrosion og fremragende kryb- og træthedsbestandighed.
Disse materialer anvendes meget iluftfart,energi, kemi, elektronik og medicinske områder. I luftfarten anvendes de til fremstilling af vigtige komponenter såsom motorforbrændingskamre og turbineblade; inden for energi anvendes de i højtemperaturudstyr såsom gasturbiner og atomreaktorer i kemikalier anvendes de til korrosionsbestandige beholdere og rørledninger og i elektronik anvendes de til fremstilling af elektroniske komponenter og halvlederenheder.
Med løbende teknologiske fremskridt, nye højtemperaturbestandige materialer, såsom høj-entropi legeringer og nanostrukturerede materialer, er konstant fremme, giver flere muligheder for anvendelser i ekstreme miljøer.
