Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Состав структура свойства и применение химически активных и тугоплавких металлов
|
|
В связи с развитием новых областей техники расширяется применение химически активных металлов и сплавов на их основе, особенно металлов “большой четверки”: ниобий, тантал, молибден, и вольфрам. Ванадий и хром менее тугоплавкие, но имеют ценный комплекс свойств, благодаря чему они перспективны.
Физические свойства
| Ме | Группа | Плотность г/см3 при 200С | Тпл, 0С | Ткп, 0С | Удельная тепло-емкость Дж/кг.К | Коэффициент теплороводности Вт/г. к | Удельное электрическое сопротивление (при 200С) |
| V | V a | 6, 1 | 19, 6 | ||||
| Nb | V a | 8, 57 | 52, 5 | 15, 22 | |||
| Ta | V a | 16, 65 | 54, 5 | 12, 4 | |||
| Cr | VI a | 7, 19 | 67, 1 | 12, 8 | |||
| Mo | VI a | 10, 22 | 5, 2 | ||||
| W | VI a | 19, 35 | 5, 5 | ||||
| Fe | VIII | 7, 87 | 9, 7 |
Метали V a подгруппы имеют сравнительно с Fe большую Тпл (И в 2 раза), меньшую теплоемкость и теплороводность и большее электрическое сопротивление, И имеет приблизительно в два раза большую плотность.
Метали VІ a подгруппы тоже имеют большую сравнительно с железом Тпл (особенно W), меньшую теплоемкость, большую (кроме Cr) теплороводность (приблизительно в два раза), меньшее (кроме Cr) электросопративление (приблизительно в два раза).
Все эти металлы не имеют полиморфных преобразований (W-?), и имеют одну модификацию - ОЦК кристаллическую решетку.
Механические свойства
| Металл | sв, кг/мм2; | d, %. |
| V | 17, 6-44, 2 | 25-40 |
| Nb | 35, 5-49, 1 | 30-40 |
| Ta | 19, 6-44, 2 | 30-50 |
| Cr | 29, 4-68, 6 | 12-40 |
| Mo | 39, 3-68, 6 | 15-30 |
| W | 118 – 137, 5 | хрупкий (0) |
| Fe |
Технические V, Nb, Ta – имеют удовлетворительную прочность (sв= 20-50 кг/мм2), хорошую пластичность (d = 25-50 %). Технические металлы V a подгруппы удовлетворительно деформируются и свариваются. Из них изготовляют листы, полосы, прутки, проволоку.
Метали VІ a подгруппы более склонны к охрупчиванию. Они плохо обрабатываются и ограниченно свариваются.
Химические свойства
Все эти металлы имеют большое сродство к газам: О2, N2, Н2, особенно при высоких температурах (больше 300 – 400 0С). Они образовывают окислы, химические соединения, растворы укоренения. В результате взаимодействия металлов с газами происходит уменьшение их пластичности (особенно сильно охрупчиваются Mo и W).
Все металлы имеют высокую коррозийную стойкость в ряде агрессивных сред, в частности в морской воде, кислотах, щелочах и в расплавленных металлах (Pb, Na), наиболее стойкий - Та.
Состав
Марки технических металлов:
- технический ванадий Вн М-1, Вн М-2;
- технический ниобий Нб1, Нб2, Нб3, НВЧ, НВЧ-1;
- технический тантал ТВЧ, ТВЧ-1;
- технический молибден МЧВП, ЦМ1;
- технический хром Х0, Х1, Х2, ВХ-1;
- технический вольфрам В-ПМ.
В промышленности используют преимущественно сплавы этих металлов.
Легирование металлов Va подгруппы такими элементами, как: Тi, Zr, Mo, Al, W, C, B и др. позволяет повысить их прочность, жаростойкость и жаропрочность.
Наиболее широко применяют ниобиевые сплавы с легирующими примесями - Mo, W, Zr, V - до 10%.
ВН2, ВН2А, ВНЧ – высокая прочность до Т= 1000 – 1370 0С, удовлетворительно свариваются.
Применяются в химическом машиностроении, в конструкциях атомных реакторов, трубопроводах с жидкими металлами - теплоносителями
(л. э. - Мо, W, V, Zr, Hf) - до 10%.
Тугоплавкие сплавы – наиболее коррозионностойкие и жаропрочные (до Т=1750- 1800 0С), эти сплавы имеют хорошую свариваемость.
Тантал применяется в медицине (стрежни, скобы,...).
Метали VI a подгруппы легируют такими элементами: Ti, Zr, Hf – в небольших количествах, Re (больше 20-25%), в небольших количествах С (0, 04-0, 06%), В (0, 001 – 0, 003%) – повышает пластичность. На металлы VI a подгруппы благоприятно влияет рений при содержании его (> 20-25%), он повышает прочность и пластичность и резко уменьшает склонность к хладноломкости.
Сплавы Re с W, Мо - наиболее жаропрочные, и имеют наилучшую свариваемость.
Молибденовые сплавы применяются в качестве жаропрочных конструкционных материалов – для Т< 2000 0С (ВМ1, ВМ2, ВМ3, ЦМ5, ЦМ6, ВМ1Д, ТСМ3, ТСМ4).
Вольфрамовые сплавы имеют повышенную жаропрочность, а в некоторых случаях и пластичность и пластичность сравнительно с чистым W – свариваемость ограничена. Сплавы W с Nb (£ 2%Nb), Mo (£ 10-15%) и с Zr, Hf, В – пригодны для работы при Т> 3000 0С. Их используют для изготовления сопл реактивных двигателей, в космической технике, для оборудования, которое работает в жидких металлах, для изготовления деталей электрических печей.