Главная Обратная связь

Дисциплины:






Основные направления применения вольфрама



Применение

Легирование сплавов:бериллий в основном используют как легирующую добавку к различным сплавам. Добавка бериллия значительно повышает твёрдость и прочность сплавов, коррозионную устойчивость поверхностей изготовленных из этих сплавов изделий. В технике довольно широко распространены бериллиевые бронзы типа BeB (пружинные контакты). Добавка 0,5 % бериллия в сталь позволяет изготовить пружины, которые пружинят при красном калении.

Рентгенотехника: бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу).

Ядерная энергетика: в атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов.

Аэрокосмическая техника, ракетное топливо, огнеупорные материалы (считается одним из лучших огнеупорных материалов)

Ядовит!

 

Рассеянные и редкоземельные металлы

Рассеянные металлы - это металлы, не обладающие способностью к концентрированию в земной коре. К ним относятся галлий, индий, таллий, рений (а так же селен, германий и теллур) др. С технологической точки зрения рассеянными называются элементы, практически не образующие собственных месторождений и добываемые попутно при переработке руд др. элементов или из нерудного сырья (зола углей, отходы коксования и т. п.).

Используются в качестве легирующих элементов, добавление редких металлов к стали и другим металлам придает им новые свойства: устойчивость при высоких температурах, упругость, прочность, электропроводность и т. п.

Редкоземельные металлы — группа из 17 элементов, включающая лантан, скандий, иттрий и лантаноиды. Все эти элементы — металлы серебристо-белого цвета, при том все имеют сходные химические свойства

Редкоземельные элементы проявляют между собой большое сходство химических и некоторых физических свойств, что объясняется почти одинаковым строением наружных электронных уровней их атомов. Редкоземельные элементы — металлы, их получают восстановлением соответствующих оксидов, фторидов, электролизом безводных солей и другими методами.

Редкоземельные элементы используют в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и др.

 

Тугоплавкие металлы.

Тугоплавкие металлы — класс химических элементов (металлов), имеющих очень высокую температуру плавления и стойкость к изнашиванию. Все они имеют температуру плавления выше 2000 °C, химически относительно инертны и обладают повышенным показателем плотности. Благодаря порошковой металлургии из них можно получать детали для разных областей промышленности.



 

Металлургия вольфрама.

Вольфрам — химический элемент с атомным номером 74 в периодической системе, обозначается символом W (лат. Wolframium), твёрдый серый переходный металл. Главное применение — как основа тугоплавких материалов в металлургии. Крайне тугоплавок, при стандартных условиях химически стоек.

Плотность, г/см3 19,3

Температура плавления, °С 3380

Процесс получения вольфрама имеет несколько стадий. Исходным сырьем являются два минерала - вольфрамит (Fe, Mn)WO4 и шеелит CaWO4. Богатые вольфрамовые руды обычно имеют в своем составе 0,2 - 2 % вольфрама.

Схема производства:

 

E FAAGAAgAAAAhAIaTa7TeAAAABQEAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj8FOwzAQRO9I/IO1SNyo 00IrGuJUBakXlAMUpPa4iRcnNF6H2GkDX4/hApeVRjOaeZutRtuKI/W+caxgOklAEFdON2wUvL5s rm5B+ICssXVMCj7Jwyo/P8sw1e7Ez3TcBiNiCfsUFdQhdKmUvqrJop+4jjh6b663GKLsjdQ9nmK5 beUsSRbSYsNxocaOHmqqDtvBKtg8FUNh+J6L8v1x94Uf69n+YJS6vBjXdyACjeEvDD/4ER3yyFS6 gbUXrYL4SPi90Vtez+cgSgU3y+kCZJ7J//T5NwAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4A AADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAA IQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAA IQAhHni6AA8AAPn2AAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAI AAAAIQCGk2u03gAAAAUBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAFoRAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAA AAQABADzAAAAZRIAAAAA ">

 

Этапы:

1. Обогащение вольфрамовой руды. Оно производится с помощью гравитации, флотации, магнитной или электростатической сепарации. В результате обогащения получают вольфрамовый концентрат, содержащий 55 - 65 % ангидрида (трехокиси) вольфрама WO3. В вольфрамовых концентратах контролируется содержание примесей - фосфора, серы, мышьяка, олова, меди, сурьмы и висмута.

2. Получение трехокиси (ангидрида) вольфрама WO3, который служит исходным сырьем для производства металлического вольфрама или его карбида. Для этого необходимо выполнить ряд действий, таких, как разложение концентратов, выщелачивание сплава или спекая, получение технической вольфрамовой кислоты и др. В итоге должен получиться продукт, содержащий 99,90 - 99,95 % WO3

3. Получение вольфрамового порошка. Чистый металл в виде порошка может быть получен из ангидрида вольфрама WO3. Для этого проводят процесс восстановления ангидрида водородом или углеродом. Восстановление углеродом применяется реже, так как при данном процессе WO3 насыщается карбидами, что делает металл более хрупким и ухудшает обрабатываемость. При получении вольфрамового порошка используют специальные методы, позволяющие контролировать его химический состав, размер и форму зерен, гранулометрический состав. Например, быстрое нарастание температуры, малая скорость подачи водорода способствуют увеличению размера частиц порошка.

4. Получение компактного вольфрама. Компактный вольфрам, как правило, в виде штабиков или слитков является заготовкой для производства полуфабрикатов, таких, как проволока, пруток, лента и так далее.

Порошковая металлургия — технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них (или их композиций с неметаллическими порошками). В общем виде технологический процесс порошковой металлургии состоит из четырех основных этапов: (1) производство порошков, (2) смешивание порошков, (3) уплотнение (прессование, брикетирование), (4) спекание.

Данный способ получения ковкого вольфрама является наиболее распространенным, так как позволяет более равномерно распределять присадки, которые придают вольфраму специальные свойства (жаропрочность, эмиссионные свойства и другие). К вольфрамовому порошку предъявляются специальные требования. Используют порошки, восстановленные только водородом и содержащие не более 0,05% примесей.

 

Для получения металлического вольфрама применяются следующие технологии:

1. Восстановление WO3 водородом

2. Восстановление галогенидов отходы+ Cl, F = WCl3

3. Металлотермическое восстановление оксидов

4. Термическая диссоциация карбонилов

5. Электролитическое получение в расплавленных средах

 

Основные направления применения вольфрама

1. Специальные стали

Вольфрам используется в качестве одного из основных компонентов или легирующего элемента при производстве быстрорежущих сталей (содержат 9-24% вольфрама W), а также инструментальных сталей (0,8-1,2% вольфрама W - вольфрамовые инструментальные стали; 2-2,7% вольфрама W - хромвольфрамкремнистые инструментальные стали (также содержат хром Cr и кремний Si); 2-9% вольфрама W - хромвольфрамовые инструментальные стали (также содержат хром Cr); 0,5-1,6% вольфрама W - хромвольфраммарганцевые инструментальные стали (также содержат хром Cr и марганец Mn). Из перечисленных сталей изготовляют сверла, фрезы, пуансоны, штампы и др. В качестве примеров быстрорежущих сталей можно привести Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3. Буква “Р” означает, что сталь быстрорежущая, буквы “М” и “К” - что сталь легирована молибденом и кобальтом соответственно. Также вольфрам входит в состав магнитных сталей, которые делятся на вольфрамовые и вольфрамокобальтовые.

2. Твердые сплавы на основе карбида вольфрама

Карбид вольфрама (WC, W2C) - соединение вольфрама с углеродом . Он имеет высокую твердость, износостойкость и тугоплавкость. На его основе созданы самые производительные инструментальные твердые сплавы, которые содержат 85-95% WC и 5-14% Co. Из твердых сплавов изготовляют рабочие части режущих и буровых инструментов.

3. Жаропрочные и износостойкие сплавы

Данные сплавы используют тугоплавкость вольфрама. Распространенность получили сплавы вольфрама с кобальтом и хромом - стеллиты (3-5% W, 25-35% Cr, 45-65% Co). Их, обычно, с помощью наплавки наносят на поверхности сильно изнашивающихся деталей машин.

4. Контактные сплавы и “тяжелые сплавы”

К этим сплавам относятся сплавы вольфрама с медью и вольфрама с серебром. Это достаточно эффективные контактные материалы для изготовления рабочих частей рубильников, выключателей, электродов для точечной сварки и др.

5. Электровакуумная и электроосветительная техника

Вольфрам в виде проволоки, ленты и различных кованых деталей применяют в производстве электроламп, радиоэлектронике и рентгенотехнике. Вольфрам - лучший материал для нитей и спиралей накаливания. Вольфрамовая проволока и прутки служат электронагревателями для высокотемпературных печей (до ~3000 °С). Вольфрамовые нагреватели работают в атмосфере водорода, инертного газа или вакууме.

6. Сварочные электроды

Очень важной сферой применения вольфрама является сварка. Из вольфрама изготавливают электроды для дуговой сварки.

 

Металлургия молибдена

Молибден (Mo) (Molybdenum) - химический элемент с атомным номером 42 в периодической системе, ковкий переходный металл серо-стального цвета в компактном состоянии и черно-серого - в диспергированном. Содержание в земной коре 3·10-4% по массе. В свободном виде молибден не встречается. Известно около 20 минералов молибдена. Важнейшие из них: молибденит МоS2, повеллит СаМоО4, молибдит Fe(MoO4)3·nH2O и вульфенит PbMoO4.

Молибден и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность молибдена ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.

Плотность при 20°С, г/cм3 10,2

Температура плавления, °С 2610

 

Достоинства:

1. имеет высокую точку плавления, а следовательно - жаропрочность;

2. т.к. плотность молибдена (10200 кг/м3) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м3), то сплавы на основе молибдена обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);

3. молибден имеет высокий модуль упругости;

4. малый температурный коэффициент расширения;

5. обладает хорошей термостойкостью;

6. малое сечение захвата тепловых нейтронов;

7. для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.

Недостатки:

1. молибден обладает небольшой окалийностью;

2. высокая хрупкость сварных швов;

3. малая пластичность при низких температурах;

 

Применение

Молибден применяют в качестве легирующей добавки к различным сплавам, в том числе к высококачественным сталям. Молибден и молибденовые сплавы используются в деталях, длительно работающих в вакууме до 1800°С (в соплах ракет и в электровакуумных приборах), как конструкционный материал в энергетических ядерных реакторах, для изготовления оборудования, работающего в агрессивных средах.

Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы и сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом.

В чистом виде молибден применяют в виде ленты или проволоки, в качестве нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С.

Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей.

 

Радиоактивные металлы

Радиоактивные металлы - это такие металлы, которые обладают способностью превращаться в другие химические элементы, испуская при этом различные частицы. Свойство самопроизвольного испускания подобного излучения получило название радиоактивности.

Радиоактивный элемент — химический элемент, все изотопы которого радиоактивны. На практике этим термином часто называют всякий элемент, в природной смеси которого присутствует хотя бы один радиоактивный изотоп, то есть если элемент проявляет радиоактивность в природе. Кроме того, радиоактивными оказываются все изотопы любого из синтезированных на сегодняшний день искусственных элементов.

Многие радиоактивные элементы имеют важное практическое значение. Уран и плутоний используют как делящийся материал в атомных реакторах и в ядерном оружии. Некоторые радиоактивные элементы применяют для изготовления атомных электрических батареек со сроком непрерывной работы до нескольких лет.

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...