Terminit "tulekindel metall" kasutatakse metallelementide rühma kirjeldamiseks, millel on erakordselt kõrged sulamistemperatuurid ja mis on vastupidavad kulumisele, korrosioonja deformatsioon.
Termi tulekindel metall tööstuslikus kasutamises viidatakse kõige sagedamini viiele levinumale elemendile:
- Molübdeen (Mo)
- Nioobium (Nb)
- Reenium (re)
- Tantaal (ta)
- Volfram (W)
Laiemad määratlused on hõlmanud ka harvemini kasutatavaid metalle:
- Kroom (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmium (Os)
- Roodium (Rh)
- Ruteenium (Ru)
- Titaan (Ti)
- Vanaadium (V)
- Tsirkoonium (Zr)
Omadused
Tulekindlate metallide tunnus on nende vastupidavus kuumusele. Kõigi viie tööstusliku tulekindla metalli sulamistemperatuur on üle 3632 ° F (2000 ° C).
Tulekindlate metallide tugevus kõrgel temperatuuril koos nende kõvadusega muudab need ideaalseks tööriistade lõikamiseks ja puurimiseks.
Samuti on tulekindlad metallid väga vastupidavad termilöögile, see tähendab, et korduv kuumutamine ja jahutamine ei põhjusta kergesti paisumist, stressi ega pragusid.
Kõigil metallidel on suur tihedus (need on rasked) ning head elektri- ja soojusjuhtivad omadused.
Teine oluline omadus on nende vastupidavus roomamisele, metallide kalduvus stressi mõjul aeglaselt deformeeruda.
Tulekindlad metallid on kaitsekihi moodustamise tõttu ka korrosioonikindlad, kuigi kõrgel temperatuuril nad kergesti oksüdeeruvad.
Tulekindlad metallid ja pulbermetallurgia
Kõrgete sulamistemperatuuride ja kõvaduse tõttu töödeldakse tulekindlaid metalle kõige sagedamini pulbrina ja neid ei tehta kunagi valamise teel.
Metallpulbrid valmistatakse kindla suuruse ja vormiga, seejärel segatakse, enne kui need tihendatakse ja paagutatakse, et luua õige segu omadustest.
Paagutamine hõlmab metallipulbri kuumutamist (vormis) pikka aega. Kuumuse käes hakkavad pulbriosakesed siduma, moodustades tahke tüki.
Paagutamine võib metalle siduda madalamal temperatuuril kui nende sulamistemperatuur, mis on tulekindlate metallidega töötamisel märkimisväärne eelis.
Karbiidipulbrid
Üks tulekindlate metallide üks varasemaid kasutusviise tekkis 20. sajandi alguses tsementkarbiidide väljatöötamisel.
Widia, esimene kaubanduslikult saadaval olev volframkarbiid, töötas välja Osram Company (Saksamaa) ja seda turustati 1926. aastal. See viis täiendavate katsetuste tegemiseni sama kõvade ja kulumiskindlate metallidega, mis viis lõpuks moodsate paagutatud karbiidide väljatöötamiseni.
Karbiidmaterjalide saadused saavad sageli kasu erinevate pulbrite segudest. See segamisprotsess võimaldab sisestada erinevatest metallidest kasulikke omadusi, saades seeläbi paremad materjalid kui see, mida üksikmetall võiks luua. Näiteks Widia originaalpulber sisaldas 5–15% koobaltit.
Märkus. Lisateavet tulekindlate metalli omaduste kohta leiate lehe allosas olevast tabelist.
Rakendused
Tulekindlaid metallipõhiseid sulameid ja karbiide kasutatakse praktiliselt kõigis suuremates tööstusharudes, sealhulgas elektroonika, kosmosetööstus, autotööstus, kemikaalid, kaevandamine, tuumatehnoloogia, metallitöötlus ja proteesimine.
Tulekindlate metallide assotsiatsioon koostas järgmise tulekindlate metallide lõppkasutusloendi:
Volframmetall
- Hõõglambi-, fluorestsents- ja autolampide hõõgniidid
- Röntgenitorude anoodid ja sihtmärgid
- Pooljuhtide tuged
- Elektroodid inertgaasiga kaarkeevitamiseks
- Suure võimsusega katoodid
- Ksenooni elektroodid on lambid
- Autode süütesüsteemid
- Raketidüüsid
- Elektroonilised toru kiirgajad
- Uraani töötlevad tiiglid
- Kütteelemendid ja kiirguskaitsed
- Legeerelemendid terasest ja supersulamitest
- Tugevdus metallmaatrikskomposiitides
- Katalüsaatorid keemilistes ja naftakeemilistes protsessides
- Määrdeained
Molübdeen
- Raudade, teraste, roostevabade teraste, tööriistateraste ja niklipõhiste supersulamite legeerivad lisandid
- Ülitäpsed lihvketta spindlid
- Pihustage metalliseerimist
- Die-casting sureb
- Rakettmootorite ja raketimootorite komponendid
- Elektroodid ja segamisvardad klaasi tootmiseks
- Elektrilised ahjukütteelemendid, paadid, kuumakaitsed ja summuti vooder
- Tsingi rafineerimispumbad, pesupesurid, ventiilid, segajad ja termopaarkaevud
- Tuumareaktori juhtvarda tootmine
- Lülitage elektroodid
- Transistoride ja alaldite tuged ja tugi
- Autode esitulede hõõgniidid ja tugitraadid
- Vaakumtoru getters
- Raketiseelikud, koonused ja kuumakaitsed
- Raketikomponendid
- Ülijuhid
- Keemilise protsessi seadmed
- Kuumakaitsed kõrgtemperatuurilistes vaakumahjudes
- Raudsulamite ja ülijuhtide legeerivad lisandid
Tsementeeritud volframkarbiid
- Tsementeeritud volframkarbiid
- Lõikeriistad metalli töötlemiseks
- Tuumatehnika seadmed
- Kaevandamise ja nafta puurimise tööriistad
- Vormimine sureb
- Metalli moodustavad rullid
- Keermejuhikud
Volfram raskmetall
- Puksid
- Klapiistmed
- Terad kõvade ja abrasiivsete materjalide lõikamiseks
- Pastapliiatsi punktid
- Müürsepad ja puurid
- Heavy metal
- Kiirguskilbid
- Lennukite vastukaalud
- Isekeeratavad kellade vastukaalud
- Õhukaamera tasakaalustusmehhanismid
- Helikopteri rootori laba tasakaalustuskaalud
- Kuldklubi raskused
- Noolekeha kered
- Relvastuse kaitsmed
- Vibratsiooni summutamine
- Sõjavägi
- Püssigraanulid
Tantaal
- Elektrolüütkondensaatorid
- Soojusvahetid
- Tääk bajonetiga
- Termomeetri kaevud
- Vaakumtoru hõõgniidid
- Keemilise protsessi seadmed
- Kõrgtemperatuuriliste ahjude komponendid
- Tiiglid sulametalli ja sulamite käitlemiseks
- Lõikeriistad
- Lennundusmootorite komponendid
- Kirurgilised implantaadid
- Legeeritud lisaaine supersulamites
Tulekindlate metallide füüsikalised omadused
| Tüüp | Ühik | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Tüüpiline kaubanduslik puhtus | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Tihedus | cm / cc | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| naela / tolli2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Sulamispunkt | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Keemispunkt | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Tüüpiline kõvadus | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Soojusjuhtivus (@ 20 ° C) | cal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Soojuspaisumistegur | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Elektriline takistus | Mikro-oomi-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Elektrijuhtivus | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Tõmbetugevus (KSI) | Ambient | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Minimaalne pikenemine (1-tolline gabariit) | Ambient | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Elastsuse moodul | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Allikas: http://www.edfagan.com