Тугоплавкі метали та сплави

Тугоплавкі метали, як звучить саме визначення цих сплавів, дуже важко піддаються розплавленню. Метали, які погано піддаються розплавленню, називаються тугоплавкими. Класифікація цих металів є досить своєрідною: одні виробники відносять до категорії сплави з температурою плавлення 1650° Цельсія і вище, інші – з температурою понад 2000°С.

Класичний тугоплавкий метал – це 5 основних елементів періодичної системи:

·        тантал;

·       ніобій;

·       вольфрам;

·       молібден;

·       реній.

Додатково до категорії тугоплавких можна віднести метали, температура яких становить від 1650 до 1800 градусів Цельсія. У цю групу потрапляють сплави на основі титану, хрому, цирконію, родію, гафнію, іридію, ванадію та деяких інших елементів.

Тугоплавкі сплави досить стійкі до плавлення, що їх атомним будовою. У складі атоми присутні електрони s та d-типів. Саме d-електрони забезпечують міцність міжатомного зв’язку, тому для розриву цієї зв’язки необхідна вкрай висока температура.

Застосування

Сфера використання таких матеріалів, як тугоплавкі метали та сплави, досить велика. Металопрокат, виготовлений із тугоплавких сплавів, затребуваний у багатьох галузях народного господарства. При цьому застосування не обов’язково пов’язане з високими температурами.

Придбати тугоплавкі сплави може знадобитися для таких галузей, як:

·       машинобудування;

·       верстатобудування;

·       суднобудування;

·       авіакосмічна промисловість;

·       атомна промисловість;

·       енергетична та ядерна галузь;

·       металургійна промисловість.

На різноманітні тугоплавкі сплави ціна може істотно відрізнятися залежно від компонентів, що входять до складу легуючих, які забезпечують унікальні властивості того чи іншого матеріалу.

Особливості та властивості деяких металів

Найбільш тугоплавким матеріалом вважається вольфрам, який у чистому вигляді практично не використовується. У сплав вольфраму додають як легуючі компоненти нікелеві, залізні та мідні добавки, а також реній або торій.

Реній покращує корозійну стійкість, торій робить матеріал надійнішим та міцнішим, нікель гарантує високу щільність. У вольфрамових сплавах безпосередньо основного компонента трохи більше 75-80%, інше – добавки.

Властивості вольфраму досить унікальні, адже цьому метал є твердим і стійким до плавлення. Саме тому сплави на його основі ще називають «військовими»: вони використовуються для ракет, снарядів, бронебійних патронів, різноманітного збройового обладнання.

Молібденові сплави можна піддавати легуванню у значно менших «дозах» – лише близько кількох відсотків. Однак кінцеві властивості сплаву при цьому анітрохи не страждають. Головні легуючі елементи молібдену – титанові, цирконієві та вольфрамові.

В останньому випадку сплав виходить досить інертним, що має значний опір. Сталі на основі молібдену використовуються у формах для лиття елементів із цинку, у виробництві трубного прокату, в автомобільній промисловості.

Сплави на основі ніобію та танталу затребувані в електротехніці для виробництва конденсаторів. Ракетобудування, суднобудування, ядерна енергетика, надточна електроніка, медична промисловість – усі ці галузі більшою чи меншою мірою використовують ніобієві та танталові тугоплавкі сплави.

Найбільш рідкісним із тугоплавких металів і при цьому гранично дорогим вважається реній. Видобуток його трудомісткий і дуже складний технологічно. У земній корі його не так багато, тому реній завжди виступає як легуючий елемент.

Часто його додають до сплавів міді та платини: реній покращує міцність м’яких металів і дозволяє використовувати при обробці кування. Основна сфера використання пов’язана з ядерною енергетикою, хімічною та електронною галузями.