术语“耐火金属”用于描述一组具有极高熔点且耐磨、耐腐蚀和耐变形的金属元素。
耐火金属一词的工业用途通常指五种常用元素:
然而,更广泛的定义也包括不太常用的金属:
难熔金属的特征是耐热性。五种工业难熔金属的熔点均超过3632°F(2000°C)。
耐火金属在高温下的强度,加上其硬度,使其成为切割和钻井工具的理想材料。
耐火金属也非常耐热冲击,这意味着反复加热和冷却不会轻易导致膨胀、应力和开裂。
这些金属都具有高密度(重)以及良好的导电和导热性能。
另一个重要特性是抗蠕变,即金属在应力影响下缓慢变形的趋势。
由于其形成保护层的能力,耐火金属也耐腐蚀,尽管它们在高温下很容易氧化。
由于高熔点和高硬度,难熔金属通常以粉末形式加工,从不通过铸造制造。
金属粉末被制造成特定的尺寸和形状,然后混合以产生合适的性能混合物,然后再进行压实和烧结。
烧结包括长时间加热金属粉末(在模具内)。在高温下,粉末颗粒开始结合,形成一个固体块。
烧结可以在低于熔点的温度下粘合金属,这是处理难熔金属的一个显著优势。
随着硬质合金的发展,许多难熔金属的最早用途之一出现在20世纪初。
Widia是第一款商用碳化钨,由欧司朗公司(德国)开发,并于1926年上市。这导致了对类似坚硬耐磨金属的进一步测试,最终导致了现代烧结碳化物的发展。
硬质合金材料的产品通常受益于不同粉末的混合物。这种混合过程允许从不同的金属中引入有益的特性,从而生产出优于单个金属的材料。例如,原始Widia粉末由5-15%的钴组成。
注:详见本页底部表格中的耐火金属特性
难熔金属基合金和碳化物几乎用于所有主要行业,包括电子、航空航天、汽车、化工、采矿、核技术、金属加工和修复。
耐火金属协会编制了以下耐火金属最终用途清单:
难熔金属的物理性质
类型 | 单位 | 钼 | 助教 | 铌 | W | 相对湿度 | 锆 |
典型的商业纯度 | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
密度 | 厘米/毫升 | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
磅/平方英寸 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
熔点 | 塞尔修斯 | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
华氏度 | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
沸点 | 塞尔修斯 | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
华氏度 | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
典型硬度 | DPH(维氏硬度) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
导热系数(@20°C) | 校准/平方厘米/厘米摄氏度/秒 | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
热膨胀系数 | 摄氏度x 10-6度 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
电阻率 | 微欧姆厘米 | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
导电性 | %IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
抗拉强度(KSI) | 环境的 | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
500摄氏度 | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
1000°C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
最小伸长率(1英寸规格) | 环境的 | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
弹性模量 | 500摄氏度 | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
1000°C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
资料来源:http://www.edfagan.com
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