Ruvzdorné kovy – Ruwiki: Internetová encyklopedie

Žáruvzdorné kovy – třída chemických prvků (kovů), které mají velmi vysoký bod tání a odolnost proti opotřebení. Výraz žáruvzdorné kovy nejčastěji se používá v oborech, jako je materiálová věda, metalurgie a strojírenství. Definice žáruvzdorných kovů platí pro každý prvek ve skupině jinak. Hlavními představiteli této třídy prvků jsou prvky páté periody – niob a molybden; šestá perioda – tantal, wolfram, sedmá perioda – rhenium a osmá perioda – ruthenium. Všechny mají bod tání nad 2000 °C, jsou chemicky relativně inertní a mají vysoký index hustoty. Díky práškové metalurgii z nich lze vyrábět díly pro různé průmyslové obory.

Definice [upravit | upravit kód]

Většina definic pojmu žáruvzdorné kovy Jsou definovány jako kovy s vysokou teplotou tání. Podle této definice musí mít kovy bod tání vyšší než 4,500 ° C (2,200 ° C). To je nezbytné pro jejich definici jako žáruvzdorných kovů [2]. Pět prvků – niob, molybden, tantal, wolfram a rhenium – je v tomto seznamu zahrnuto jako zásadní [3], přičemž širší definice těchto kovů umožňuje zahrnout do tohoto seznamu prvky, které mají relativně vysokou teplotu tání, i když pod touto hranicí – titan (t.t. 1943 K), vanad, chrom2506°2233, Kirkonium (2334°C). Ruthenium (t.t. 2607 °C, 4233 K, 1963 °F), rhodium (2466 °C), iridium (t.t. 3306 °C) a osmium (t.t. 3033 K, 4 °C) jsou také nepochybně plnohodnotnými žáruvzdornými kovy, i když jsou dočasně považovány za „šlechtilé“ kovy pro svou vzácnost patřící ke železu. Transuranové prvky (které se nacházejí za uranem, jehož všechny izotopy jsou nestabilní a je velmi obtížné je na Zemi najít) nebudou nikdy klasifikovány jako žáruvzdorné kovy [XNUMX].

Vlastnosti [upravit | upravit kód]

Fyzikální vlastnosti [upravit | upravit kód]

Vlastnosti čtvrté skupiny prvků

Teplota tání těchto jednoduchých látek je nejvyšší, kromě uhlíku a osmia. Tato vlastnost závisí nejen na jejich vlastnostech, ale také na vlastnostech jejich slitin. Kovy mají kubickou syngonii, s výjimkou rhenia, ve kterém má formu šestiúhelníkového těsného balení. Většina fyzikálních vlastností prvků této skupiny se výrazně liší, protože jsou členy různých skupin [5] [6] .

Odolnost vůči creepové deformaci je určující vlastností žáruvzdorných kovů. U běžných kovů začíná deformace při teplotě tání kovu, a proto creepová deformace u hliníkových slitin začíná při 200 °C. ° C, zatímco u žáruvzdorných kovů začíná od 1500 ° C. Tato odolnost proti deformaci a vysoký bod tání umožňuje použití žáruvzdorných kovů například jako součásti proudových motorů nebo při kování různých materiálů [7] [8].

Chemické vlastnosti [upravit | upravit kód]

Tato sekce nedokončený.
Pomůžete projektu jeho opravou a přidáním.

Na volném vzduchu podléhají oxidaci. Tato reakce je zpomalena v důsledku tvorby pasivované vrstvy. Oxid rhenia je velmi nestabilní, protože když jím prochází hustý proud kyslíku, jeho oxidový film se odpařuje. Všechny jsou poměrně odolné vůči kyselinám. [5]

Aplikace [ upravit | upravit kód]

Žáruvzdorné kovy se používají jako zdroje světla, díly, maziva, v jaderném průmyslu jako ARC, jako katalyzátor. Vzhledem k tomu, že mají vysoké body tání, nikdy se nepoužívají jako materiál pro tavení v otevřeném jámě. V práškové formě se materiál zhutňuje pomocí tavicích pecí. Žáruvzdorné kovy lze zpracovat na drát, ingot, armaturu, plech nebo fólii.

Wolfram a jeho slitiny [ editovat | upravit kód]

Hlavní článek: Wolfram

Wolfram objevil v roce 1781 švédský chemik Carl Wilhelm Scheele. Wolfram má nejvyšší bod tání ze všech kovů – 3422 ° C (6170 ° C)

Rhenium se používá ve slitinách s wolframem v koncentracích do 22 %, což umožňuje zvýšit žáruvzdornost a odolnost proti korozi. Thorium se používá jako legující složka wolframu. To zvyšuje odolnost materiálů proti opotřebení. V práškové metalurgii lze součásti sintrovat a následně použít. K výrobě těžkých slitin wolframu se používá nikl a železo nebo nikl a měď. Obsah wolframu v těchto slitinách obvykle nepřesahuje 90 %. Smíchání legujícího materiálu s ním je nízké i při slinování [9].

Wolfram a jeho slitiny se stále používají tam, kde jsou přítomny vysoké teploty, ale vyžaduje se vysoká tvrdost a kde lze vysokou hustotu zanedbat [10]. Žhavící vlákna vyrobená z wolframu se používají v každodenním životě a při výrobě nástrojů. Lampy přeměňují elektrickou energii na světlo efektivněji s rostoucí teplotou [9]. Při obloukovém svařování plynovým wolframem [cs] se zařízení používá nepřetržitě, bez roztavení elektrody. Vysoký bod tání wolframu umožňuje jeho použití při svařování bez nákladů [11] [12] . Vysoká hustota a tvrdost umožňují použití wolframu v dělostřeleckých granátech [13]. Jeho vysoký bod tání se využívá při konstrukci raketových trysek, příkladem může být raketa Polaris [14]. Někdy najde své využití díky své hustotě. Uplatnění nachází například při výrobě golfových holí [15] [16] . V takových částech není použití omezeno na wolfram, protože lze použít i dražší osmium.

Slitiny molybdenu [ editovat | upravit kód]

Hlavní článek: Molybden

Slitiny molybdenu jsou široce používány. Nejčastěji se používá slitina titan-zirkon-molybden, která obsahuje 0,5 % titan, 0,08 % zirkonium a zbytek molybden. Slitina má zvýšenou pevnost při vysokých teplotách. Pracovní teplota slitiny je 1060 °C ° C. Vysoce odolná slitina wolframu a molybdenu (Mo 70 %, W 30 %) z něj dělá ideální materiál pro odlévání zinkových dílů, jako jsou ventily [17].

Molybden se používá ve rtuťových rákosových relé, protože rtuť netvoří amalgám s molybdenem [18] [19] .

Molybden je nejčastěji používaným žáruvzdorným kovem. Jeho nejdůležitější použití je jako výztuž do ocelových slitin. Používá se při výrobě potrubí společně s nerezovou ocelí. Vysoký bod tání, odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření z molybdenu činí velmi užitečný legující materiál. Jeho vynikající třecí vlastnosti jej vedou k použití jako mazivo tam, kde je vyžadována spolehlivost a výkon. Používá se při výrobě CV kloubů v automobilovém průmyslu. Velká ložiska molybdenu se nacházejí v Číně, Spojených státech, Chile a Kanadě [20] [21] [22] [23] .