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Il termine "metallo refrattario" è usato per descrivere un gruppo di elementi metallici che hanno punti di fusione eccezionalmente alti e sono resistenti all'usura, alla corrosione e alla deformazione.
Gli usi industriali del termine metallo refrattario si riferiscono spesso a cinque elementi comunemente usati:
Tuttavia, definizioni più ampie hanno incluso anche i metalli meno comunemente utilizzati:
- Cromo (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmio (Os)
- Rodio (Rh)
- Ruthenium (Ru)
- Titanio (Ti)
- Vanadio (V)
- Zirconio (Zr)
Le caratteristiche
La caratteristica identificativa dei metalli refrattari è la loro resistenza al calore. I cinque metalli refrattari industriali hanno tutti punti di fusione superiori a 3632 ° F (2000 ° C).
La resistenza dei metalli refrattari alle alte temperature, in combinazione con la loro durezza, li rende ideali per utensili da taglio e da perforazione.
I metalli refrattari sono anche molto resistenti allo shock termico, il che significa che il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti non causeranno facilmente espansione, stress e screpolature.
I metalli hanno tutte un'alta densità (sono pesanti) e buone proprietà elettriche e termiche.
Un'altra proprietà importante è la loro resistenza al creep, la tendenza dei metalli a deformarsi lentamente sotto l'influenza dello stress.
Grazie alla loro capacità di formare uno strato protettivo, i metalli refrattari sono anche resistenti alla corrosione, anche se si ossidano facilmente a temperature elevate.
Metalli refrattari e metallurgia delle polveri
A causa dei loro alti punti di fusione e durezza, i metalli refrattari vengono spesso lavorati in polvere e mai fabbricati per fusione.
Le polveri metalliche sono fabbricate in specifiche dimensioni e forme, quindi miscelate per creare la giusta miscela di proprietà, prima di essere compattate e sinterizzate.
La sinterizzazione comporta il riscaldamento della polvere metallica (all'interno di uno stampo) per un lungo periodo di tempo. Sotto il calore, le particelle di polvere iniziano a legarsi, formando un pezzo solido.
La sinterizzazione può legare i metalli a temperature inferiori al loro punto di fusione, un vantaggio significativo quando si lavora con i metalli refrattari.
Polveri di carburo
Uno dei primi usi per molti metalli refrattari sorse all'inizio del XX secolo con lo sviluppo di carburi cementati.
Widia , il primo carburo di tungsteno commercialmente disponibile, è stato sviluppato dalla Osram Company (Germania) e commercializzato nel 1926. Ciò ha portato a ulteriori test con metalli allo stesso modo duri e resistenti all'usura, portando infine allo sviluppo di carburi sinterizzati moderni.
I prodotti di materiali in metallo duro spesso beneficiano di miscele di polveri diverse. Questo processo di miscelazione consente l'introduzione di proprietà benefiche da diversi metalli, producendo così materiali superiori a quelli che potrebbero essere creati da un singolo metallo. Ad esempio, la polvere originale di Widia era composta da 5-15% di cobalto.
Nota: vedere altre proprietà del metallo refrattario nella tabella in fondo alla pagina
applicazioni
Leghe e carburi refrattari a base di metallo sono utilizzati in quasi tutti i principali settori industriali, tra cui l'elettronica, l'aerospaziale, l'industria automobilistica, i prodotti chimici, l'industria mineraria, la tecnologia nucleare, la lavorazione dei metalli e le protesi.
Il seguente elenco di usi finali per metalli refrattari è stato compilato dalla Refractory Metals Association:
Metallo tungsteno
- Filamenti a incandescenza, fluorescenti e per auto
- Anodi e bersagli per tubi a raggi X.
- Supporti per semiconduttori
- Elettrodi per saldatura ad arco a gas inerte
- Catodi ad alta capacità
- Gli elettrodi per xeno sono lampade
- Sistemi di accensione automobilistici
- Ugelli del razzo
- Emettitori di tubi elettronici
- Crogioli di lavorazione dell'uranio
- Elementi riscaldanti e schermi antiradiazioni
- Elementi di lega in acciaio e superleghe
- Rinforzo in compositi a matrice metallica
- Catalizzatori nei processi chimici e petrolchimici
- lubrificanti
Molibdeno
- Aggiunte di lega di ferro, acciaio, acciaio inossidabile, acciaio per utensili e superleghe a base di nichel
- Mandrini per mole di alta precisione
- Metallizzazione spray
- Stampi per pressofusione
- Componenti del motore missilistico e del razzo
- Elettrodi e aste di agitazione nella fabbricazione del vetro
- Elementi riscaldanti del forno elettrico, barche, scudi termici e rivestimento del silenziatore
- Pompe di raffinazione dello zinco, lavanderie, valvole, agitatori e pozzi per termocoppie
- Produzione di barre di controllo del reattore nucleare
- Sostituire gli elettrodi
- Supporti e supporto per transistor e raddrizzatori
- Filamenti e fili di supporto per i fari delle automobili
- Getter per tubo a vuoto
- Gonne a razzo, coni e scudi termici
- Componenti missilistici
- superconduttori
- Attrezzatura per processi chimici
- Scudi termici in forni sottovuoto ad alta temperatura
- Additivi per leghe in leghe ferrose e superconduttori
Carburo di tungsteno cementato
- Carburo di tungsteno cementato
- Utensili da taglio per la lavorazione dei metalli
- Attrezzatura per l'ingegneria nucleare
- Utensili per estrazione mineraria e trivellazione petrolifera
- Formare muore
- Rotoli di formatura del metallo
- Guida filo
Tungsteno Heavy Metal
- boccole
- Posti valvola
- Lame per il taglio di materiali duri e abrasivi
- Punti della penna a sfera
- Seghe e trapani in muratura
- Heavy Metal
- Scudi per radiazioni
- Contrappesi di aerei
- Contrappesi per orologi a carica automatica
- Meccanismi di bilanciamento della telecamera aerea
- Pesi dell'equilibrio della pala del rotore dell'elicottero
- Inserti di peso club d'oro
- Corpi di freccette
- Fusibili di armamento
- Smorzamento delle vibrazioni
- Ordnance militare
- Pallini per fucili a pompa
Tantalio
- Condensatori elettrolitici
- Scambiatori di calore
- Riscaldatori a baionetta
- Pozzi termometrici
- Filamenti del tubo a vuoto
- Attrezzatura per processi chimici
- Componenti per forni ad alta temperatura
- Crogioli per la manipolazione di metallo fuso e leghe
- Utensili da taglio
- Componenti del motore aerospaziale
- Impianti chirurgici
- Additivo di lega in superleghe
Proprietà fisiche dei metalli refrattari
| genere | Unità | momento | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Tipica purezza commerciale | 99,95% | 99,9% | 99,9% | 99,95% | 99,0% | 99,0% | |
| Densità | cm / cc | 10.22 | 16,6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / in 2 | 0,369 | 0.60 | 0,310 | 0,697 | 0.760 | 0.236 | |
| Punto di fusione | Celsius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4.753,4 | 5463 | 5463 | 6.191,6 | 5756 | 3370 | |
| Punto di ebollizione | Celsius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10.211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Durezza tipica | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | - | 150 |
| Conducibilità termica (@ 20 ° C) | cal / cm 2 / cm ° C / sec | - | 0,13 | 0,126 | 0,397 | 0,17 | - |
| Coefficiente di espansione termica | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | - |
| Resistività elettrica | Micro-Ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Conduttività elettrica | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | - |
| Resistenza alla trazione (KSI) | ambientale | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | - |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | - | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | - | |
| Allungamento minimo (calibro 1 pollice) | ambientale | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | - |
| Modulo di elasticità | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | - | - |
Fonte: http://www.edfagan.com