Kaj so nekatere kovine, odporne na visoke temperature?
Ognjevzdržne kovine
Volfram (W)ima najvišje tališče vseh kovin, doseže 3420 ℃ in vrelišče 5900 ℃. Ima izjemno visokotemperaturno trdnost in toplotno stabilnost ter dobro korozijsko odpornost na staljene alkalne kovine in pare. Volframovi filamenti se pogosto uporabljajo pri izdelavi žarilnih nitk.
Molibden (Mo)ima tališče 2610 ℃ in vrelišče 5560 ℃. Ima uravnotežene fizikalno-kemijske lastnosti, odlično odpornost proti drsenju, korozijsko odpornost in visoko toplotno prevodnost, zaradi česar je najbolj razširjena ognjevzdržna kovina.
Tantal (Ta)ima tališče 3017 ℃ in kaže izjemno visoko korozijsko odpornost. Ne reagira s klorovodikovo kislino, koncentrirano dušikovo kislino ali vodno regijo tako v vročih kot hladnih pogojih. V kemični opremi lahko nadomesti nerjaveče jeklo in podaljša življenjsko dobo za desetkrat.
Niobij (Nb)ima tališče 2477 ℃, ima visoko korozijsko odpornost in je relativno lahka. Uporablja se pri izdelavi kovancev, korozijsko odpornih izhlapevalnih čolnov, diamantnih lončkov za rast in se uporablja tudi v superprevodnih kablih in magnetnih materialih.
Visokotemperaturne zlitine
Razvrstitev po matričnem elementu
NikeljVisokotemperaturne zlitine na osnovi uporabljajo nikelj kot matrico z vsebnostjo niklja več kot 50%. Delujejo pri temperaturah 650-1000 ℃ in imajo najvišjo visokotemperaturno trdnost in oksidacijsko odpornost. So najbolj razširjena vrsta visokotemperaturnih zlitin in se obsežno uporabljajo v jedrnih komponentah, kot so turbinske lopatice v letalskih motorjih.
Visokotemperaturne zlitine na osnovi železa uporabljajo železo kot matrico, njihova delovna temperatura pa je običajno omejena na 750-780 ℃. So relativno poceni in imajo pomembno vlogo pri srednje temperaturnih aplikacijah, kot so toplotno odporne komponente v opremi za proizvodnjo električne energije.
Visokotemperaturne zlitine na osnovi kobalta uporabljajo kobalt kot matrico z vsebnostjo kobalta 40%-65%. Imajo močno odpornost na visoke temperature, vendar so viri kobalta omejeni, kar povzroča višje stroške in omejuje njihovo široko uporabo.
Razvrstitev po metodi krepitve
Visokotemperaturne zlitine ojačane s trdno raztopino tvorijo enofazno avstenitno strukturo z dodajanjem zlitinskih elementov. Topni atomi izkrivljajo mrežo matrike trdne raztopine, povečujejo odpornost proti zdrsu in s tem krepijo zlitino.
Visokotemperaturne zlitine okrepljene zaradi padavin dosegajo namen utrjevanja zlitine in povečanja trdnosti s staranjem, da enakomerno oborijo fazo utrjevanja.
Druge visokotemperaturne kovine
Titan (Ti):Tališče 1688 ℃, je značilna visoka trdnost in nizka specifična teža, ki se ponaša z najvišjim razmerjem trdnosti in teže med vsemi kovinskimi elementi. Ima tudi visoko tališče, nizko specifično težo, dobro žilavost, odpornost proti utrujenosti in odpornost proti koroziji.
Nerjaveče jeklo ima korozijsko odpornost in visokotemperaturno odpornost in se pogosto uporablja v kuhinjski opremi. Lahko prenese korozijo v visokotemperaturnih okoljih in ohranja estetski videz.
Železo-krom-aluminij zlitine imajo dobro korozijsko odpornost in visokotemperaturno stabilnost ter lahko prenesejo dolgotrajno visokotemperaturno uporabo brez deformacije ali bledenja. Pogosto se uporabljajo v kuhinjski kuhinjski opremi.
Značilnosti učinkovitosti in področja uporabe
Visokotemperaturni kovinski materiali kažejo odlično strukturno stabilnost in zanesljivost pri visokih temperaturah, imajo visokotemperaturno trdnost, dobro odpornost na oksidacijo in vročo korozijo ter odlično odpornost proti plazenju in utrujenosti.
Ti materiali se pogosto uporabljajo vletalsko-vesoljsko,energetska, kemična, elektronska in medicinska področja. V letalskem in vesoljskem sektorju se uporabljajo za izdelavo ključnih komponent, kot so zgorevalne komore motorja in turbinska lopata; v energiji se uporabljajo v visokotemperaturni opremi, kot so plinske turbine in jedrski reaktorji; v kemikalijah se uporabljajo za korozijsko odporne posode in cevovode; V elektroniki se uporabljajo za izdelavo elektronskih komponent in polprevodniških naprav.
Z nenehnim tehnološkim napredkom se nenehno pojavljajo novi materiali, odporni na visoke temperature, kot so zlitine z visoko entropijo in nanostrukturirani materiali, kar zagotavlja več možnosti za uporabo v ekstremnih okoljih.
