難熔金屬
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| 難熔金屬 | 廣義的難熔金屬[1] |
難熔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学、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。難熔金屬因為高熔點，是粉末冶金方法製造的首選。難熔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。
定義
大多數難熔金屬的定義是特殊的、熔點高的才會列入。根據一項定義，熔點超過 4000 °F（2200 °C）是入取關鍵[2]。此定義包含五個元素:鈮、鉬、鉭、鎢和錸都包括在此定義[3]，而更廣泛的定義是包括所有元素具有高於2123 K（1850 °C）的熔點，多了九個額外的元素:鈦、釩、鉻、鋯、鉿、釕、鋨和銥。超鈾元素（上圖列出之位於鈾之後的元素，如鑪、𨧀、𨭎、𨨏等，這些元素都是不穩定的，且不是在地球上的自然界所發現的）和鎝永遠不會被認為是難熔金屬。放射性元素不會被歸類於難熔金屬，雖然鑪的預測熔點為2400 K或2100 °C以及鎝的熔點已經確認為2430 K或2157 °C但由於它們具放射性，因此永遠不會被認為是難熔金屬[4]。
性質
| 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 |
參考資料
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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.
^ International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Elsevier. [2010-02-07].
^ Bauccio, Michael; American Society for Metals. Refractory metals. ASM metals reference book. ASM International. 1993: 120–122. ISBN 19939780871704788 请检查|isbn=值 (帮助). 引文使用过时参数coauthor (帮助)
^ Metals, Behavior Of; Wilson, J. W. General Behaviour of Refractory Metals. Behavior and Properties of Refractory Metals. 1965-06-01: 1–28. ISBN 9780804701624.
^ Davis, Joseph R. Alloying: understanding the basics. 2001: 308–333. ISBN 978-0-87170-744-4.
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