Mitkä ovat korkean lämpötilan kestäviä metalleja?
Tulenkestävät metallit
Volframi (W)on korkein sulamispiste kaikista metalleista, joka saavuttaa 3420 ℃ ja kiehumuspisteen 5900 ℃. Sillä on poikkeuksellinen korkean lämpötilan lujuus ja lämpövakaus, ja sillä on hyvä korroosionkestävyys sulatuille alkalimetallille ja höyryille. Volframi-hehkuja käytetään laajasti hehkulampujen hehkujen valmistuksessa.
Molybdeeni (Mo)sulauspiste on 2610 ℃ ja kiehumuspiste 5560 ℃. Sillä on tasapainoinen fyysiset kemialliset ominaisuudet, erinomainen creep kestävyys, korroosionkestävyys ja korkea lämmönjohtavuus, mikä tekee siitä eniten käytetyn tulenkestävä metalli.
Tantali (Ta)sulamispiste on 3017 ℃ ja näyttää erittäin korkea korroosionkestävyys. Se ei reagoi suolahappon, tiivistetyn typpihappon tai aqua regian kanssa sekä kuumissa että kylmissä olosuhteissa. Kemiallisissa laitteissa se voi korvata ruostumattoman teräksen ja pidentää sen elinikää kymmeniä kertoja.
Niobiumi (Nb)sulamapisteellä on 2477 ℃, sillä on korkea korroosionkestävyys ja se on suhteellisen kevyt. Sitä käytetään kolikon lisäyksien, korroosionkestävien haihtumisveneiden, timanttikasvutieiden valmistuksessa ja sitä käytetään myös superjohtavissa kaapeleissa ja magneettimateriaaleissa.
Korkean lämpötilan seokset
Luokitus matriisin elementtien mukaan
nikkelikorkean lämpötilan seokset käyttävät nikkeliä matriisina, jonka nikkelipitoisuus on yli 50%. Ne toimivat lämpötiloissa 650-1000 ℃ ja heillä on korkein korkealämpötilan lujuus ja hapettumisenkestävyys. Ne ovat laajimmin käytetty korkean lämpötilan seostyyppi ja niitä käytetään laajasti ydinkomponenteissa, kuten lentokoneiden turbiinitereissä.
Rautapohjaiset korkean lämpötilan seokset käyttävät rautaa matriisiksi. Niiden käyttölämpötila rajoittuu yleensä 750-780 ℃. Ne ovat suhteellisen edullisia ja heillä on tärkeä rooli keskilämpötiloisissa sovelluksissa, kuten lämmönkestävissä komponenteissa sähköntuotantolaitteissa.
Kobaltipohjaiset korkean lämpötilan seokset käyttävät kobolttia matriisinä, jonka kobolttipitoisuus on 40%-65%. Niillä on vahva korkean lämpötilan kestävyys, mutta kobolttivarat ovat vähäisiä, mikä aiheuttaa korkeampia kustannuksia ja rajoittaa niiden laajaa käyttöä.
Luokittelu vahvistusmenetelmän mukaan
Kiinteä liuos vahvistettu korkean lämpötilan seokset muodostavat yksivaiheisen austeniittisen rakenteen lisäämällä seoselementejä. Liukoiset atomit vääristävät kiinteän liuoksen matriisin verkkoa, lisäämällä liukumiskestävyyttä ja vahvistamalla siten seosta.
Sade vahvistettu korkealämpötila seokset saavuttaa tarkoituksen koventaa seos ja lisäämään lujuutta ikääntymisen käsittelyn tasaisesti sataa vahvistamisvaihe.
Muut korkean lämpötilan metallit
Titaani (Ti):Sulmapiste 1688 ℃, sille on ominaista korkea lujuus ja alhainen erityispaino, jolla on korkein lujuus-painosuhte kaikkien metallialueiden joukossa. Sillä on myös korkea sulamispiste, alhainen erityispaino, hyvä kestävyys, väsymyskestävyys ja korroosionkestävyys.
Ruostumattomalla teräksellä on korroosionkestävyys ja korkealämpötilakestävyys, ja sitä käytetään laajasti keittiölaitteissa. Se kestää korroosiota korkeissa lämpötiloissa ja ylläpitää esteettisen ulkonäkönsä.
Rauta-kromi-alumiiniseoksilla on hyvä korroosionkestävyys ja korkealämpötilan vakaus, ja ne kestävät pitkän korkealämpötilan käytön ilman muodonmuutosta tai haihtumista. Niitä käytetään laajasti keittiön ruoanlaitteissa.
Suoritusominaisuudet ja sovellusalueet
Korkean lämpötilan kestävillä metallimateriaaleilla on erinomainen rakenteellinen vakaus ja luotettavuus korkeissa lämpötiloissa, korkea korkealämpötilan lujuus, hyvä hapettumisen ja kuuman korroosion kestävyys sekä erinomainen creep- ja väsymyskestävyys.
Näitä materiaaleja käytetään laajastiilmailu ja avaruus,energian, kemian, elektroniikan ja lääketieteen aloilla. Ilmailussa niitä käytetään avainkomponenteiden, kuten moottorin polttokammioiden ja turbiinitereiden, valmistamiseen; energiassa niitä käytetään korkealämpötilalaitteissa, kuten kaasuturbiineissa ja ydinreaktoreissa; kemikaaleissa niitä käytetään korroosionkestäviin säiliöihin ja putkistoihin; ja elektronikassa niitä käytetään elektronisten komponenttien ja puolijohdelaitteiden valmistukseen.
Jatkuvan teknologian kehityksen myötä uusia korkealämpötilakestäviä materiaaleja, kuten korkean entropien seoksia ja nanorakenteellisia materiaaleja, syntyy jatkuvasti, mikä tarjoaa enemmän vaihtoehtoja äärimmäisissä ympäristöissä.
