Co to są metale ogniotrwałe?
Metale ogniotrwałe są pierwiastkami metalowymi na układzie okresowym o kilku wyraźnych cechach. Mają temperatury topnienia powyżej 3632 ° Fahrenheita (2000 ° Celsjusza) i są stałe w temperaturze pokojowej. Są również wyjątkowo odporne na elementy zużycia, takie jak odkształcanie pełzające, które jest zmianą kształtu, jakim poddawane są zwykłe metale pod wpływem stresu. Istnieje pięć uznanych metali ogniotrwałych, w tym niob, molibden, tantal, wolfram i ren. Inne elementy i związki metali są czasami włączane do tej grupy, w tym chrom, stopy wolframu i stop molibdenu zawierający tytan i cyrkon, znany jako TZM.
Odporność cieplna wolframu na metale ogniotrwałe jest dobrym przykładem jednej z tych właściwości. Jest tak wielki, że nawet po podgrzaniu do temperatury 1832 ° Fahrenheita (1000 ° Celsjusza) nadal wykazuje dwukrotnie wyższą wytrzymałość, niż żelazo pierwiastkowe w temperaturze pokojowej. Dzięki temu jest przydatny w takich zastosowaniach, jak stożki rakietowe, jako długotrwałe włókna w żarówkach oraz jako dodatek do stali stosowanej w spawalnictwie i innych zastosowaniach w wysokich temperaturach. Stal nierdzewna zawiera również wolfram, aby zwiększyć swoje właściwości odporności na korozję metali ogniotrwałych, do stosowania w rurociągach przemysłowych, w których przetwarzane są silne, żrące chemikalia.
Ponieważ metale ogniotrwałe zużywają się w znacznie zmniejszonym tempie, są one również szeroko stosowane w produkcji elementów, które muszą wykazywać długoterminową odporność na ścieranie, takich jak tuleje i dysze. Wiele z tych komponentów jest wykorzystywanych w maszynach o wysokiej wydajności, takich jak przemysł lotniczy czy produkcja elektroniki półprzewodnikowej. Do tych zastosowań najczęściej stosuje się stopy wolframu, takie jak TZM, a także niob i chrom. Chrom należy również do kategorii odporności na utlenianie metali ogniotrwałych, ponieważ jest bardzo trwałą powłoką dla łożysk.
Inne właściwości metali ogniotrwałych są ukierunkowane na ich zastosowanie w kilku konkretnych branżach. Molibden ma bardzo przewidywalny współczynnik rozszerzalności, co czyni go kluczowym metalem w termoparach i radiatorach w komputerach, a unikalna reaktywność chemiczna renu daje mu zastosowanie w procesach takich jak hydrokrakowanie, rozkład ropy naftowej na prostsze cząsteczki. Niob jest wykorzystywany w projektowaniu elektrowni jądrowych i jest idealnym metalem dla nadprzewodników, ponieważ ma bardzo niski poziom absorpcji neutronów. Tantal jest stosowany w lotnictwie i sprzęcie chirurgicznym ze względu na jego obojętny charakter w kontakcie z płynami ustrojowymi i tkankami. Wolfram i jego związki są szeroko stosowane jako metal wzmacniający we wszystkim, od przemysłu wydobywczego po przemysł wiertniczy, z tak dużym popytem na to, że znaczna część metalu jest odzyskiwana ze złomu.