Самый жаропрочный материал. Характеристики и перечень тугоплавких металлов

Самый жаропрочный материал. Характеристики и перечень тугоплавких металлов

Тугоплавкость определяется показателем температуры, до достижения которой металл не плавится. Для группы тугоплавких металлов температура плавления не может быть ниже 1875 градусов.

Хром — один из видов тугоплавких металлов

Список тугоплавких металлов включает:

• ванадий ;
• хром;
• родий;
• гафний;
• рутений;
• вольфрам ;
• иридий;
• тантал;
• молибден ;
• осмий ;
• рений ;
• ниобий .

Иридий, рутений, родий и осмий встречаются очень редко, в год их производят не более 1,6 тонны. Потребностям современного производства в полной мере отвечает только добыча хрома, молибдена, ванадия и вольфрама.

Наряду с высокой температурой плавления необходимо отметить и характерные недостатки данных материалов. Жаропрочный металл не отличается высокой стойкостью к окислению. Этим объясняется необходимость нанесения защитных гальванических покрытий на изделия, предназначенные для использования в рабочей среде с температурой выше 1000 градусов. В плане стойкости к окислению выделяется хром, но он при этом обладает самой низкой температурой плавления.

Кроме того, хром, вольфрам и молибден отличаются повышенной хладноломкостью, что заметно усложняет их обработку методом давления.

Наиболее перспективны для промышленности молибден и ниобий. Они часто встречаются в естественных условиях, что существенно снижает конечную стоимость продукции. Молибден ценится как жаростойкий металл с высокой удельной прочностью. Ниобий обладает низкой степенью плотности, высокой тугоплавкостью и технологичностью.

Вольфрам представляет собой самый тугоплавкий металл и материал, востребованный в качестве легирующего компонента. В чистом виде он применяется редко из-за недостатков, перечисленных выше, и повышенной плотности.

Самый жаропрочный материал на земле. Общие свойства жаропрочных материалов

Относительная схожесть физико-химических характеристик данных элементов, обусловлена общностью атомного строения и тем, что они оказываются переходными металлами. Напротив, различия в свойствах, связаны с их принадлежностью к широкому спектру групп Периодической таблицы: IV – VII.

Базовая общая характеристика тугоплавких материалов – прочные межатомные связи. Для их разрыва требуется высокая энергия, которая и обуславливает температуру плавления в тысячи градусов по Цельсию. Дополнительно, данное свойство сказывается на высоких значениях таких параметров тугоплавких металлов, как: твердость, механическая прочность, электрическое сопротивление.

Следующая характеристика, объединяющая данные элементы, – высокая химическая активность. Она связана с общей тенденцией тугоплавких металлов образовывать химические связи посредством свободной p- и частично заполненной d-орбитали, отдавая электроны с наружных уровней s и d. Это свойство затрудняет получение чистых тугоплавких металлов, разбивая технологическое производство на несколько этапов.

Строение жаропрочных элементов также идентично, все они характеризуются объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой. Для этой структуры характерно “охрупчивание”. Исключение составляет рений, обладающий гексагональной ячейкой. Переход в хрупкое состояние для каждого металла происходит при определенной температуре, регулирование которой достигается при помощи легирования.

Каждый тугоплавкий металл, по определению жаропрочный, однако не любой из них жаростойкий. Большинство тугоплавких металлов устойчивы к окислению и действию агрессивных сред: кислоты, щелочи; в обычных условиях. Однако, с повышением температуры до 400⁰С их активность аномально возрастает. Это требует создания определенных условий эксплуатации. Поэтому, изделия из тугоплавких металлов, при повышенных температурах использования, часто помещают в атмосферу инертных газов или добиваются степени разреженности воздуха до условий вакуума.

Самый жаропрочный материал старлайт. Морис Уорд – парикмахер-самоучка, которого заметили только в 90-е годы

Новый материал получил название Starlite. Так его окрестила внучка того самого таинственного парикмахера-изобретателя. Разработкой заинтересовались в американском космическом агентстве NASA, ведь если материал и вправду имел высокие теплоизоляционные свойства, то он мог бы привести к прорыву в космической индустрии. Морис Уорд предоставлял образцы своего творения различным корпорациям для испытаний, но не раскрывал секрет его производства. В 2011-м изобретатель скончался, а вместе с ним на тот свет ушла и тайна Starlite.

Морис Уорд хоть и был обычным парикмахером без образования, но всю жизнь ему не давала покоя слава изобретателя. Еще в 80-е он занялся поиском собственного рецепта шампуня, а позже сосредоточился на разработке огнеупорного материала. Удача улыбнулась самоучке, но тут появилась трудность – в научных лабораториях с насмешками смотрели на парикмахера, который уверял в разработке инновационного элемента.

До 1993-го Уорд безуспешно обивал пороги лабораторий, прежде чем на него обратили внимание. Авторитетный журнал International Defense Review опубликовал статью, в которой говорилось о научном прорыве – создании материала выдерживающего температуру до десяти тысяч градусов. Наступил звездный час для Мориса: он стал выступать на всяческих шоу, демонстрируя возможности своего Starlite. Например, яйцо в оболочке из инновационного материала пытались поджарить газовой горелкой в шоу Tomorrow’s World на ВВС, и оно осталось сырым внутри.

Одно дело – сомнительные шоу, а другое – настоящая наука. В этом вопросе Морис Уорд был параноиком, ведь с недоверием относился ко всем компаниям, которые предлагали купить рецепт его прорывного материала. Бывший парикмахер контролировал образцы, которые передавались для тестирования и даже не запатентовал изобретение, чтобы никому не рассказывать его формулу.