ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУГОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ\GENERAL CHARACTERISTICS OF PLASTIC MATERIALS MANUFACTURED BY METHOD OF POWDER METALLURGY

Дешевый хостинг

Перечислим основные классы тугоплавких спеченных материалов:

— плотные, преимущественно однофазные поликристаллические материалы (металлы, сплавы, тугоплавкие соединения), получаемые твердофазным спеканием или горячим прессованием;

— псевдосплавы, тяжелые сплавы — материалы на основе тугоплавких металлов, содержащие до 50% по объему больше легкоплавкой металлической фазы и получаемые жидкофазным спеканием;

— твердые сплавы — материалы на основе тугоплавких металлоподобных карбидов с металлической связкой, получаемые жидкофазным спеканием;

— керамические специальные (бескислородные) материалы на основе неметаллических нитридов и карбидов;

— керметы — гетерофазные материалы на основе окислов и неметаллических соединений, получаемые как жидкофазным, так и твердофазным спеканием (горячим прессованием); пористые проницаемые материалы (металлы, сплавы, псевдосплавы, тугоплавкие соединения) [3].

Приведём классификацию и некоторые физические свойства тугоплавких веществ (в качестве критерия тугоплавкости выбрана температура плавления 1800° С) [1].

В табл. 1 приведены физические свойства тугоплавких металлов (в таблицу внесены также тугоплавкие неметаллические элементы — бор и углерод).

Все тугоплавкие металлы имеют плотноупакованные кристаллические решетки преимущественно двух типов:

— объемно-центрированную кубическую (ванадий, хром, ниобий, молибден, тантал, вольфрам);

— гексагональную плотноупакованную (цирконий, технеций, рутений, гафний, рений, осмий).

Цирконий и гафний при высоких температурах претерпевают полиморфное превращение и переходят в структуру с ОЦК решеткой. Только родий и иридий кристаллизуются в гранецентрированной кубической решетке. Обращает на себя внимание значительное различие значений модуля упругости тугоплавких металлов. В то время как у вольфрама, рения, осмия нормальный модуль упругости в 2—2,5 раза превышает модуль упругости железа или углеродистой стали, у ванадия, ниобия, циркония он значительно ниже, чем у железа. Столь же разнообразны и механические свойства тугоплавких металлов: среди них есть мягкие, пластичные (ванадий, цирконий, ниобий, тантал) и твердые, хрупкие (хром, молибден, вольфрам). Механические свойства всех тугоплавких металлов сильно зависят от наличия примесей (углерода, азота кислорода) и структурного состояния, определяемого термической и термомеханической обработкой.

 

Таблица 1. Физические свойства тугоплавких металлов, бора и углерода

Металл (элемент)Температура плавления, °СТеплота

испарения, кДж/моль

Нормальный модуль

упругости, ГПа

Плотность, 103 кг/м3Микротвердость, ГПа
Бор22001344482,35ЗФ
Углерод377017011552,26 (гр) 3,51 (ап)100
Ванадий1950ПО1396,110,65
Хром1875772957,191,5
Цирконий1860125ПО6,511
Ниобий24651501158,570,6
Молибден262016032310,221,7
Технеций225040011,50
Рутений225015548512,452,5
Родий196013038712,411,3
Гафний222017014013,311,5
Тантал599619519016,650,9
Вольфрам341020740519,353
Рений318019547021,012,5
Осмий305017057022,613
Иридий244016052522,552,4

 

К тугоплавким металлам близки по физическим свойствам и структуре тугоплавкие интерметаллиды и металлоподобные тугоплавкие соединения переходных металлов с углеродом, азотом, бором и кремнием.

Все тугоплавкие карбиды и нитриды относятся к фазам внедрения (за исключением карбида хрома) и имеют в преобладающем большинстве по металлу кубическую гранецентрированную решетку. Карбиды гафния и тантала – самые тугоплавкие из известных в природе веществ. Модуль упругости у, карбида вольфрама выше, чем у самых тугоплавких металлов, хотя и уступает модулю упругости алмаза [1].

GENERAL CHARACTERISTICS OF PLASTIC MATERIALS MANUFACTURED BY METHOD OF POWDER METALLURGY

We list the main classes of refractory sintered materials:

— dense, mainly single-phase polycrystalline materials (metals, alloys, refractory compounds), obtained by solid-phase sintering or hot pressing;

— pseudoalloys, heavy alloys — materials based on refractory metals containing up to 50% by volume more of a low-melting metallic phase and obtained by liquid-phase sintering;

— hard alloys — materials based on refractory metal-like carbides with a metal bond, obtained by liquid-phase sintering;

— Ceramic special (oxygen-free) materials based on nonmetallic nitrides and carbides;

— cermets — heterophase materials based on oxides and nonmetallic compounds, obtained by both liquid-phase and solid-phase sintering (hot pressing); Porous permeable materials (metals, alloys, pseudoalloys, refractory compounds) [3].

We will also categorize some of the physical properties of refractory substances (the melting point of 1800 ° C was chosen as the criterion for refractoriness) [1].

In Table. 1 shows the physical properties of refractory metals (refractory nonmetallic elements, boron and carbon, are also included in the table).

All refractory metals have close-packed crystal lattices of predominantly two types:

— volume-centered cubic (vanadium, chromium, niobium, molybdenum, tantalum, tungsten);

— hexagonal close-packed (zirconium, technetium, ruthenium, hafnium, rhenium, osmium).

Zirconium and hafnium undergo a polymorphic transformation at high temperatures and pass into a structure with a bcc lattice. Only rhodium and iridium crystallize in a face-centered cubic lattice. The considerable difference in the values ​​of the modulus of elasticity of refractory metals is noteworthy. While in tungsten, rhenium, and osmium the normal modulus of elasticity is 2-2.5 times higher than the modulus of elasticity of iron or carbon steel, in vanadium, niobium, and zirconium, it is significantly lower than that of iron. The mechanical properties of refractory metals are equally diverse: among them are soft, plastic (vanadium, zirconium, niobium, tantalum) and hard, brittle (chromium, molybdenum, tungsten). The mechanical properties of all refractory metals strongly depend on the presence of impurities (carbon, nitrogen of oxygen) and the structural state determined by thermal and thermomechanical processing.

Table 1. Physical properties of refractory metals, boron and carbon
Metal (element) Melting point, ° C Heat

Evaporation, kJ / mol
Normal module

Elasticity, GPa
Density, 103 kg / m3 Microhardness, GPa
Bor 2200 134 448 2.35 PF
Carbon 3770 170 1155 2.26 (gr) 3.51 (an) 100
Vanadium 1950 PO 139 6.11 0.65
Chromium 1875 77 295 7.19 1.5
Zirconium 1860 125 PO 6,51 1
Niobium 2465 150 115 8.57 0.6
Molybdenum 2620 160 323 10.22 1.7
Technetium 2250 — 400 11.50 —
Ruthenium 2250 155 485 12.45 2.5
Rhodium 1960 130 387 12.41 1.3
Hafnium 2220 170 140 13.31 1.5
Tantalum 5996 195 190 16.65 0.9
Tungsten 3410 207 405 19.35 3
Rhenium 3180 195 470 21.01 2.5
Osmium 3050 170 570 22.61 3
Iridium 2440 160 525 22.55 2.4

The refractory metals are close in physical properties and structure to refractory intermetallics and metal-like refractory compounds of transition metals with carbon, nitrogen, boron and silicon.

All refractory carbides and nitrides refer to the interstitial phases (with the exception of chromium carbide) and have a predominantly metal-based cubic face-centered lattice. Carbides of hafnium and tantalum are the most refractory of substances known in nature. The elastic modulus of y, tungsten carbide is higher than that of the most refractory metals, although it is inferior to the elastic modulus of diamond [1].

More from my site

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: