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耐火金屬
耐火金屬 (英語:Refractory metals ),又稱難熔金屬 、耐高溫金屬 、高熔點金屬 ,是指特別耐熱不易熔化 ,並且具有耐磨 性的金屬 。此術語主要是用在材料科學 、和冶金 工程。這些元素 在不同領域中的的定義方式有些不同。最常見的定義方式包括五個元素:兩個第五週期元素 (鈮 、鉬 )和三個第六週期元素 (鉭 、鎢 、錸 )。這些元素有一些共同性質,包括熔點超過2000 °C 以上,在室溫 下具很高的硬度 。由於其化學惰性,不易與其他元素 反應,而其密度 也相對較高。耐火金屬因為高熔點,是粉末冶金 方法製造的首選。耐火金屬的一些應用包括金屬工具,高溫工作、絲纖維、鑄造模具,或在腐蝕性環境中的化學反應器。部分是由於熔點高,難熔金屬在很高溫下,也不會有蠕變 變形的情形。
在大多數定義下,只有具有極高熔點的金屬元素才會列入耐火金屬。根據一項定義,熔點超過4000°F (2200 °C)是必須條件。[2] 因此,在這個定義下,鈮 、鉬 、鉭 、鎢 和錸 是耐火金屬。[3] 在更廣泛的定義下,所有熔點超過2123 K (1850 °C)的金屬都是耐火金屬,這樣額外多了九個元素:鈦 、釩 、鉻 、鋯 、鉿 、釕 、銠 、鋨 和銥 。至於鍀 和極度不穩定的超重元素 (上圖中位於鐒 之後的元素,如鑪 、𨧀 、𨭎 、𨨏 等無法在自然界發現)儘管符合耐火金屬的定義範疇,但因其具有放射性 ,所以從來都不被認為是耐火金屬,其中鍀的熔點已經確認為2430K(2157°C),而鑪的預測熔點為2400K(2100°C)。[4]
耐火金屬主要性質的比較
名稱
鈮
鉬
鉭
鎢
錸
溶點
2750 K (2477 °C)
2896 K (2623 °C)
3290 K (3017 °C)
3695 K (3422 °C)
3459 K (3186 °C)
沸點
5017 K (4744 °C)
4912 K (4639 °C)
5731 K (5458 °C)
5828 K (5555 °C)
5869 K (5596 °C)
密度
8.57 g·cm−3
10.28 g·cm−3
16.69 g·cm−3
19.25 g·cm−3
21.02 g·cm−3
楊氏模量
105 GPa
329 GPa
186 GPa
411 GPa
463 GPa
維氏硬度
1320 MPa
1530 MPa
873 MPa
3430 MPa
2450 MPa
相關條目 [ 編輯 ]
參考資料 [ 編輯 ]
Levitin, Valim. High Temperature Strain of Metals and Alloys: Physical Fundamentals. WILEY-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-31338-9 .
Brunner, T. Chemical and structural analyses of aerosol and fly-ash particles from fixed-bed biomass combustion plants by electron microscopy. 1st World Conference on Biomass for Energy and Industry: proceedings of the conference held in Sevilla, Spain, 5–9 June 2000 (London: James & James Ltd). 2000. ISBN 1-902916-15-8 .
Spink, Donald. Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, and Titanium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 97–104. doi:10.1021/ie50614a019 .
Hayes, Earl. Chromium and Vanadium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 105–107. doi:10.1021/ie50614a020 .