Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы (далее Т), по технической классификации — металлы, плавящиеся при температуре выше 1650—1700 °С; в число Т (таблица) входят титан , цирконий , гафний ( группа периодической системы), ванадий , ниобий , тантал ( группа), хром , молибден , вольфрам ( группа), рений ( группа). Все эти элементы (кроме ) относятся к редким металлам, a — к рассеянным редким металлам. (Высокой температурой плавления характеризуются также металлы группы и но они по технической классификации не относятся к Т)

Т


Название


знак



номер

Внешняя электронная оболочка

Температура плавления




Gf


22

23

24

40

41

42

72

73

74

75

3d2 4s2

3d3 4s2

3d5 4s1

4d2 5s1

4d4 5s1

4d5 5s1

5d2 6s2

5d3 6s2

5d4 6s2

5d5 6s2

1688

1900

1903

1852

2500

2620

2222

2996

3410

3180


  Т имеют близкое электронное строение и являются переходными элементами с достраивающимися d-oболочками (см. табл.). В межатомных связях Т участвуют не только наружные s-электроны, но и d-электроны, что определяет большую прочность межатомных связей и, как следствие, высокую температуру плавления, повышенные механические прочность, твердость, электрическое сопротивление. Т имеют близкие свойства. Переменная валентность Т обусловливает многообразие их соединений; они образуют металлоподобные тугоплавкие твердые соединения.

  В природе Т в свободном виде не встречаются, в минералах часто изоморфно замещают друг друга: изоморфно ассоциирован с , с , с ; разделение этих пар — одна из весьма трудных задач технологии, решаемая обычно методами экстракции или сорбции из растворов либо ректификации
  Физические и свойства. решетки Т группы и гексагональные, остальных, а также выше 882 °, выше 862 ° и выше 1310° — объемно-центрированные кубические. , и — относительно легкие металлы, а самые тугоплавкие из всех металлов — и — по плотности уступают лишь , lr и . Чистые отожженные Т — пластичные металлы, поддаются как горячей, так и холодной обработке давлением, особенно хорошо — Т и групп. Для применения Т важно, что благоприятные механические свойства их и сплавов на их основе сохраняются до весьма высоких температур; это позволяет рассматривать их, в частности, как жаропрочные конструкционные материалы. Однако механические свойства Т в значительной мере зависят от их чистоты, степени деформации и условий термообработки. Так, и его сплавы даже при малом содержании некоторых примесей становятся непластичными, a , имеющий высокий модуль упругости, подвержен сильному наклепу, вследствие чего даже при небольшой степени деформации его необходимо отжигать. Особенно сильно на свойства Т влияют примеси (исключая ), (для металлов и групп), присутствие которых делает Т хрупкими. Характерные свойства всех Т— устойчивость к действию воздуха и многих агрессивных сред при комнатной температуре и небольшом нагревании и высокая реакционная способность при больших температурах, при которых их следует нагревать в вакууме или в атмосфере инертных к ним газов. Особенно активны при нагревании Т и групп, на которые действует также причем при 400—900 ° он поглощается с получением хрупких гидридов, а при нагревании в вакууме при 700—1000 ° вновь выделяется; этим пользуются для превращения компактных металлов в порошки путем гидрирования (и охрупчивания) металлов, измельчения и дегидрирования. Т группы и менее активны (их активность падает от к ), они не взаимодействуют с a — и с взаимодействие с начинается лишь выше 1500 °, а — выше 2000 °. Т способны образовывать сплавы со многими металлами.

  Получение. Примерно 80—85% , , (США, 1973) и значительные количества других Т, кроме , и , получают из рудных концентратов или технических окислов алюмино- или силикотермическими способами в виде ферросплавов для введения в стали с целью легирования; концентраты при этом предварительно обжигают. Чистые Т получают из рудных концентратов по сложной технологии в 3 стадии: вскрытие концентрата, выделение и очистка соединений, восстановление и рафинирование металла. Основой производства компактных , , и и их сплавов является порошковая металлургия, которая частично используется в производстве и др. Т В металлургии всех Т все шире применяют дуговую, электроннолучевую и плазменную плавки. Т и сплавы особо высокой чистоты производят в виде монокристаллов бестигельной электроннолучевой или плазменной зонной плавкой. Полуфабрикаты из Т — листы, фольгу, проволоку, трубы и т.д. изготовляют обычными методами обработки металлов давлением с промежуточной термообработкой.

  Применение. Огромное значение Т, сплавов и соединений связано с их исключительно благоприятными свойствами и сочетаниями свойств, характерными для отдельных Т Важнейшая область применения большинства Т — использование их в виде сплавов в качестве жаропрочных материалов, прежде всего в самолетостроении, ракетной и космической технике, энергетике, высокотемпературной технике. Детали из сплавов Т при этом обычно предохраняют жаростойкими покрытиями.

  Т и их сплавы используются в качестве конструкционных материалов также в машиностроении, морском судостроении, электронной, электротехнической, промышленности и в др. отраслях техники. Широкое применение находят окислы и многие др. соединения Т Более подробно о свойствах, способах получения и практического использовании Т см. в статьях об отдельных элементах и их сплавах.

  Лит.: Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, М., 1967; Основы металлургии, т. 4, М., 1967; Савицкий Е. М., Бурханов Г. С., Металловедение сплавов тугоплавких и редких металлов, 2 изд., М., 1971; Крупин А. В., Соловьев В. Я., Пластическая деформация тугоплавких металлов, М., 1971; 3еликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Савицкий Е. М., Клячко В. С., Металлы космической эры, М., 1972; и технология редких и рассеянных элементов, т. 1—2, М., 1965—69; "Engineering and Mining Journal", 1974, v. 175, March.

  О. П. Колчин.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 28.03.2024 18:27:45