Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios

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Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios

¿Quiere aprender sobre los metales refractarios? Entonces ha venido al lugar correcto. En este artículo, encontrará todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios .

Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios

En primer lugar, ¿qué son los metales refractarios?

Metales refractarios se refieren a metales con puntos de fusión superiores a 3632 ° F y ciertas cantidades de reservas, que incluyen tungsteno, tantalio, molibdeno, niobio, hafnio, cromo, vanadio, circonio y titanio.

Por lo general, metales refractarios tienen grandes densidades y pesan mucho. Con metal refractario como matriz, las aleaciones agregadas con otros elementos se denominan aleaciones de metal refractario, incluidas las aleaciones de tungsteno, aleaciones de molibdeno, aleaciones de niobio, aleaciones de titanio, aleaciones de vanadio, aleaciones de cromo, aleaciones de renio, aleaciones de cromo y circonio, aleaciones de tántalo y botones. , etc.

Además, metales refractarios Por lo general, se pueden fabricar en productos de metalurgia de hoja, tira, papel de aluminio, tubería, barra, rosca, perfil y polvo, como barra de tantalio , alambre de molibdeno , placa de tungsteno y así sucesivamente.

Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios - Descubrimiento

Desde metales refractarios tienen propiedades químicas muy activas y sus procesos de extracción son complicados, fue tarde que la gente descubrió los metales refractarios por primera vez.

El molibdeno fue descubierto por primera vez en 1782 por el químico sueco Jimmer (P.J.Hjelm). El polvo de tungsteno fue extraído por primera vez por los hermanos españoles de lure en 1783 con el método de reducción de carbono. El cromo fue extraído por el químico francés L.N.Vauquelin en 1798. En 1866, C.W. Blomstrand descubrió el niobio por reducción de hidrógeno del cloruro de niobio. El tantalio plástico fue extraído por primera vez por una Alemania llamada Bolton en 1903. El circonio metálico y el titanio se descubrieron por primera vez, respectivamente, en 1824 y 1910. El renio metálico no se había descubierto hasta 1925.

Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios - Desarrollo

Hasta el siglo XX, los metales refractarios fueron ampliamente utilizados. En 1909, W. D. Coolidge, un estadounidense, utilizó por primera vez el método de pulvimetalurgia para producir palanquilla de tungsteno. Después de estampar y estirar, el material se convirtió en alambres de tungsteno para bombillas.

En 1910, el molibdeno se procesaba en varillas, piezas y alambres. A mediados de la década de 1940, el rápido desarrollo de materiales metálicos refractarios y su tecnología de procesamiento se desarrolló rápidamente debido a las necesidades de la tecnología de la aviación, aeroespacial, electrónica y energía atómica.

Por lo tanto, se promovió la fusión de metales refractarios, la pulvimetalurgia y el procesamiento de plásticos. En la década de 1940 apareció el primer horno de arco eléctrico al vacío. En la década de 1950, se inventó un horno de fundición por haz de electrones.

Horno de fundición por haz de electrones

Desde la década de 1960, hubo muchas tecnologías nuevas, incluido el prensado isostático en frío y caliente, la fundición de precisión, la deformación isotérmica, la soldadura y una serie de pulvimetalurgia, fundición, procesamiento de plásticos, calor procesamiento y así sucesivamente.

Con estas tecnologías avanzadas, se produjo una gran cantidad de metales refractarios y materiales de aleación refractarios. En 1956, A. Caverly extrajo monocristales de tungsteno, molibdeno y renio con una pureza superior a 4N con tecnología de fundición de área de suspensión por haz de electrones.

Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios - Propiedades

Fragilidad a bajas temperaturas

Los metales refractarios no se agrietan ni se rompen fácilmente a altas temperaturas y pueden soportar el calentamiento repetido o los choques térmicos. Es probable que el tungsteno, molibdeno, cromo y otros metales refractarios a bajas temperaturas se vuelvan quebradizos, mientras que se vuelven dúctiles en condiciones de alta temperatura.

La temperatura de transición dúctil-frágil (DBTT) es un índice importante para el procesamiento de ductilidad y el uso de metales refractarios. DBTT puede verse influenciado por muchos factores, como la pureza del material, los ingredientes de las aleaciones, los métodos de procesamiento y las estructuras. Hay dos formas de reducir DBTT. Uno es agregar elementos de aleación en metales refractarios.

Por ejemplo, se puede agregar renio al tungsteno. La otra forma es elegir métodos de procesamiento más razonables, como la tecnología de procesamiento de plásticos.

Resistencia a la oxidación

Metales refractarios de alta densidad son muy estables a temperatura ambiente y no se oxidan fácilmente en el aire. Sin embargo, los metales refractarios se oxidarán rápidamente a altas temperaturas.

El tungsteno y el molibdeno comienzan a oxidarse a aproximadamente 752 ° F. Se oxidarán y generarán respectivamente en WO3 y MoO3 con la temperatura en aumento. Cuando las temperaturas alcancen los 1562 ° F y 1112 ° F, los materiales se sublimarán notablemente. El renio comienza a oxidarse a 572 ° F y se convierte en Re2O7 a una temperatura de 662 ° F.

El tantalio y el niobio comienzan a oxidarse a temperaturas de 536 ° F y 392 ° F. Cuando la temperatura supera los 932 ° F, se generarán en Ta2O5 y Nb2O5. El titanio y el circonio se pueden oxidar rápidamente a temperaturas superiores a 1112 ℉ a 1292 ℉. El polvo de circonio y titanio puede autoinflamarse en el aire e incluso arder con explosiones.

Para solucionar el problema de oxidación, hay dos medidas. El primero produce aleaciones antioxidantes y el segundo cubre los metales refractarios con revestimientos antioxidantes.

Sin embargo, el problema de la oxidación del metal refractario a altas temperaturas no se ha resuelto del todo hasta ahora.

Resistencia a la oxidación

Resistencia a la oxidación

El tungsteno, el molibdeno y el renio no reaccionan con el hidrógeno, pero sus óxidos se pueden reducir al metal con hidrógeno a una determinada temperatura. El tungsteno, el molibdeno y el renio pueden volverse frágiles al absorber hidrógeno. Cuando la temperatura alcanza entre 572 ° F y 932 ° F, esos metales absorberán la gran cantidad de hidrógeno y generarán hidruro metálico frágil.

En condiciones de alto vacío, se liberará hidrógeno. Por lo tanto, esta característica de los metales refractarios se puede utilizar para producir el polvo de aleación de titanio, circonio, tantalio y niobio.

Reacción de hidrógeno

Resistencia a la corrosión

Metales refractarios tener buena resistencia a la corrosión. Cuando la temperatura es inferior a 302 ° F, la superficie del tantalio tiene una película de óxido densa y estable. Por tanto, las propiedades químicas del tantalio son muy estables.

El tantalio tiene una excelente resistencia al ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácidos orgánicos y clorhidrato de ácido nítrico, pero se derretirá en ácido fluorhídrico, solución alcalina concentrada y fundido base.

La resistencia a la corrosión del niobio es similar a la del tantalio, pero no tan buena como la del Ta. El tungsteno es muy estable a temperatura ambiente en ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fluorhídrico y agua regia, pero se corroe fácilmente con el nitrato de sodio. El molibdeno es similar pero no tan bueno como el tungsteno en cuanto a resistencia a la corrosión.

En general, el tantalio, el niobio, el titanio, el circonio y otros metales refractarios son excelentes materiales anticorrosión para funcionar como capas protectoras.

Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios - Aplicaciones

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, se han propuesto requisitos cada vez más estrictos para los materiales. Hoy en día, los materiales tradicionales no han podido cubrir estas nuevas necesidades, pero los materiales refractarios están desempeñando un papel insustituible en los campos de la industria militar y de defensa nacional, la industria aeroespacial, la información electrónica, la energía, la prevención química, la metalurgia y la industria nuclear.

Industria nuclear

La aplicación de metales refractarios en la industria nuclear es principalmente tubos de circonio seguido de tungsteno y molibdeno. El circonio tiene buena resistencia a la radiación y a la corrosión del agua, por lo que es especialmente adecuado para varias tuberías en reactores de "agua limpia".

Para fortalecer la seguridad nuclear y prevenir fugas nucleares, el dispositivo de almacenamiento de energía inercial de aleación de alta densidad a base de tungsteno utilizado en la nueva generación de reactores nucleares puede mantener el ciclo de enfriamiento de 3-5 min sin energía después del accidente.

De esta manera, podemos ganar un valioso tiempo de emergencia para el manejo de accidentes y evitar que el reactor nuclear se queme y provoque una fuga nuclear. Además, metales y aleaciones refractarios se utilizan a menudo como tanques de almacenamiento de residuos nucleares.

Tecnología de la información electrónica

En la nueva generación de circuitos integrados, la necesidad de disipación de calor y tolerancia a la temperatura aumentará la demanda de sustrato de tungsteno y molibdeno a medida que el cableado se vuelve cada vez más delgado (actualmente hasta 0.2 μm). Materiales refractarios también se utilizan ampliamente en piezas de soporte, anillos de retención y soportes de base en la industria electrónica.

Aleación de tungsteno y materiales compuestos W-Cu son buenos materiales para electrodos porque el tungsteno tiene una buena función de emisión de electrones, que se ha utilizado ampliamente en electroerosión, bloque de guía de locomotora eléctrica, interruptor de voltaje ultra alto y soldadura en la industria de la energía.

Además, la aleación W-Re ha reemplazado al platino como termopar para la medición de temperatura en muchas ocasiones y al alambre de tungsteno-renio de alto rendimiento También se ha utilizado como tubo de imagen para transmitir electrones a miles de hogares.

Espacio, océano y medicina

En el siglo XXI, muchos países se están preparando activamente para construir estaciones espaciales y mundos submarinos con la esperanza de usos pacíficos del espacio exterior y las casas del tesoro del mar.

Hay muchas partículas de polvo y basura espacial en el espacio exterior, que requieren materiales de alta intensidad y, al mismo tiempo, pueden resistir la radiación de rayos de alta energía en el universo . Los materiales refractarios tienen ventajas únicas aquí. Por ejemplo, la estación espacial Mir de la ex Unión Soviética y el transbordador espacial de EE. UU. Utilizaron muchos materiales refractarios.

De manera similar, la acción corrosiva del agua de mar es intolerable para los materiales comunes. El titanio es la mejor opción para crear un entorno humano permanente en el fondo del océano. No solo es liviano y de alta resistencia, sino que también tiene una buena resistencia a la corrosión.

Aleación de niobio tiene buena resistencia a la corrosión sanguínea y se puede utilizar para hacer andamios vasculares. W, W-Mo, W-Re y W-Graphite se han utilizado como objetivos de rayos X en medicina, salvando innumerables vidas. Metales refractarios También se utilizan en el electrodo ultrasónico de trituración de piedras, la rejilla de rayos de autoensamblaje multidimensional, el cuchillo gamma y el colimador del cuchillo concentrador ultrasónico y otras instalaciones médicas avanzadas.

Otras aplicaciones

El tungsteno y el molibdeno se han utilizado ampliamente como elemento calefactor, escudo térmico, crisol y piezas de soporte para la fundición de tierras raras en un horno de alta temperatura. Grandes tubos de tungsteno y molibdeno, electrodos de molibdeno, placas de molibdeno, varillas de núcleo y tolvas han reemplazado con éxito al platino en la industria de vidrio y fibra de vidrio y han logrado grandes beneficios sociales y económicos.

Metales refractarios también se utilizan como componentes electrotérmicos y manguitos térmicos para la cuchilla electrotérmica y la fundición de zinc en la industria textil.

Conclusión

Gracias por leer nuestro artículo: Todo lo que necesita saber sobre los metales refractarios , y esperamos que pueda serle útil. Si desea obtener más información sobre los metales refractarios, puede visitar Metales refractarios avanzados ( BRAZO ) para obtener más información.