Der Begriff "feuerfestes Metall" wird verwendet, um eine Gruppe von Metallelementen zu beschreiben, die außergewöhnlich hohe Schmelzpunkte aufweisen und verschleißfest sind. Korrosionund Verformung.
Industrielle Verwendungen des Begriffs feuerfestes Metall beziehen sich am häufigsten auf fünf häufig verwendete Elemente:
- Molybdän (Mo)
- Niob (Nb)
- Rhenium (Re)
- Tantal (Ta)
- Wolfram (W)
Zu den breiteren Definitionen gehören jedoch auch die weniger häufig verwendeten Metalle:
- Chrom (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmium (Os)
- Rhodium (Rh)
- Ruthenium (Ru)
- Titan (Ti)
- Vanadium (V)
- Zirkonium (Zr)
Die Eigenschaften
Das Erkennungsmerkmal feuerfester Metalle ist ihre Hitzebeständigkeit. Die fünf industriellen feuerfesten Metalle haben alle Schmelzpunkte von mehr als 2000 ° C.
Die Festigkeit feuerfester Metalle bei hohen Temperaturen in Kombination mit ihrer Härte macht sie ideal zum Schneiden und Bohren von Werkzeugen.
Feuerfeste Metalle sind auch sehr widerstandsfähig gegen Wärmeschock, was bedeutet, dass wiederholtes Erhitzen und Abkühlen nicht leicht zu Ausdehnung, Spannung und Rissbildung führt.
Die Metalle haben alle eine hohe Dichte (sie sind schwer) sowie gute elektrische und wärmeleitende Eigenschaften.
Eine weitere wichtige Eigenschaft ist ihre Kriechfestigkeit, die Tendenz von Metallen, sich unter dem Einfluss von Spannungen langsam zu verformen.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, eine Schutzschicht zu bilden, sind die feuerfesten Metalle auch korrosionsbeständig, obwohl sie bei hohen Temperaturen leicht oxidieren.
Feuerfeste Metalle & Pulvermetallurgie
Aufgrund ihrer hohen Schmelzpunkte und Härte werden die feuerfesten Metalle meist in Pulverform verarbeitet und niemals durch Gießen hergestellt.
Metallpulver werden in bestimmten Größen und Formen hergestellt und dann gemischt, um die richtige Mischung von Eigenschaften zu erzeugen, bevor sie verdichtet und gesintert werden.
Beim Sintern wird das Metallpulver (innerhalb einer Form) über einen langen Zeitraum erhitzt. Unter Hitze beginnen sich die Pulverteilchen zu verbinden und bilden ein festes Stück.
Durch Sintern können Metalle bei Temperaturen unter ihrem Schmelzpunkt gebunden werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil bei der Arbeit mit feuerfesten Metallen.
Hartmetallpulver
Eine der frühesten Verwendungen für viele feuerfeste Metalle entstand im frühen 20. Jahrhundert mit der Entwicklung von Hartmetallen.
WidiaDas erste im Handel erhältliche Wolframcarbid wurde von der Firma Osram (Deutschland) entwickelt und 1926 vermarktet. Dies führte zu weiteren Tests mit ähnlich harten und verschleißfesten Metallen, was letztendlich zur Entwicklung moderner Sintercarbide führte.
Die Produkte aus Hartmetallmaterialien profitieren häufig von Gemischen verschiedener Pulver. Dieser Mischprozess ermöglicht die Einführung vorteilhafter Eigenschaften aus verschiedenen Metallen, wodurch Materialien erzeugt werden, die denen überlegen sind, die durch ein einzelnes Metall erzeugt werden könnten. Zum Beispiel bestand das ursprüngliche Widia-Pulver aus 5-15% Kobalt.
Hinweis: Weitere Informationen zu den Eigenschaften von feuerfestem Metall finden Sie in der Tabelle unten auf der Seite.
Anwendungen
Feuerfeste Legierungen und Karbide auf Metallbasis werden in nahezu allen wichtigen Branchen eingesetzt, einschließlich Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Chemie, Bergbau, Nukleartechnik, Metallverarbeitung und Prothetik.
Die folgende Liste der Endanwendungen für feuerfeste Metalle wurde von der Refractory Metals Association zusammengestellt:
Wolframmetall
- Glühlampen-, Leuchtstofflampen- und Kfz-Lampenfilamente
- Anoden und Targets für Röntgenröhren
- Halbleiterhalter
- Elektroden zum Inertgas-Lichtbogenschweißen
- Kathoden mit hoher Kapazität
- Elektroden für Xenon sind Lampen
- Kfz-Zündsysteme
- Raketendüsen
- Elektronische Röhrenstrahler
- Uranverarbeitungstiegel
- Heizelemente und Strahlenschutzschilde
- Legierungselemente in Stählen und Superlegierungen
- Verstärkung in Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
- Katalysatoren in chemischen und petrochemischen Prozessen
- Schmierstoffe
Molybdän
- Legierungszusätze in Eisen, Stählen, rostfreien Stählen, Werkzeugstählen und Superlegierungen auf Nickelbasis
- Hochpräzise Schleifscheibenspindeln
- Metallisierung sprühen
- Druckgusswerkzeuge
- Komponenten von Raketen- und Raketentriebwerken
- Elektroden und Rührstäbe in der Glasherstellung
- Elektroofenheizelemente, Boote, Hitzeschilde und Schalldämpferauskleidung
- Zinkraffinierungspumpen, Waschmaschinen, Ventile, Rührer und Thermoelementbrunnen
- Produktion von Kontrollstäben für Kernreaktoren
- Elektroden wechseln
- Unterstützt und unterstützt für Transistoren und Gleichrichter
- Filamente & Stützdrähte für Autoscheinwerfer
- Vakuumröhren-Getter
- Raketenröcke, Zapfen und Hitzeschilde
- Raketenkomponenten
- Supraleiter
- Chemische Prozessausrüstung
- Hitzeschilde in Hochtemperatur-Vakuumöfen
- Legierungsadditive in Eisenlegierungen und Supraleitern
Wolframcarbid
- Wolframcarbid
- Schneidwerkzeuge für die Metallbearbeitung
- Nukleartechnische Ausrüstung
- Bergbau- und Ölbohrwerkzeuge
- Formen von Stempeln
- Umformwalzen
- Gewindeführungen
Wolfram Heavy Metal
- Buchsen
- Ventilsitze
- Klingen zum Schneiden von harten und abrasiven Materialien
- Kugelschreiber
- Mauerwerk sägt und bohrt
- Schwermetall
- Strahlenschutzschilde
- Gegengewichte für Flugzeuge
- Gegengewichte der Automatikuhr
- Ausgleichsmechanismen für Luftkameras
- Ausgleichsgewichte des Hubschrauberrotorblatts
- Gold Club Gewichtseinsätze
- Pfeilkörper
- Rüstungszünder
- Schwingungsdämpfung
- Militärische Verordnung
- Schrotkugeln
Tantal
- Elektrolytkondensator
- Wärmetauscher
- Bajonettheizungen
- Thermometerbrunnen
- Vakuumröhrenfilamente
- Chemische Prozessausrüstung
- Komponenten von Hochtemperaturöfen
- Tiegel für den Umgang mit geschmolzenem Metall und Legierungen
- Schneidewerkzeuge
- Komponenten für Luft- und Raumfahrtmotoren
- Chirurgische Implantate
- Legierungsadditiv in Superlegierungen
Physikalische Eigenschaften feuerfester Metalle
| Art | Einheit | Mo. | Ta | Nb | W. | Rh | Zr |
| Typische kommerzielle Reinheit | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Dichte | cm / cm³ | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / in2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Schmelzpunkt | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F. | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Siedepunkt | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F. | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Typische Härte | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Wärmeleitfähigkeit (bei 20 ° C) | cal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Der Wärmeausdehnungskoeffizient | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Elektrischer widerstand | Mikro-Ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Elektrische Leitfähigkeit | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Zugfestigkeit (KSI) | Umgebungs | 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 | -- | |
| Minimale Dehnung (1 Zoll Spurweite) | Umgebungs | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Elastizitätsmodul | 500 ° C. | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C. | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Quelle: http://www.edfagan.com