En la feria del Renacimiento, hace unos años, estaba viendo a un herrero forjar formas de metal. Durante este tiempo se me ocurrió una pregunta muy extraña. Me preguntaba de qué estaba hecho el horno. Mi lógica decía que cualquier cosa de la que estuviera hecho el horno debía tener un punto de fusión más alto que los materiales que estaba fundiendo. Esto se convirtió rápidamente en una carrera armamentista elemental que resultó en una extraña pregunta de cómo derretimos cosas como metales refractarios (más específicamente el que tiene el punto de fusión más alto) para poder derretir otras cosas dentro de él.
Ahora sé que (por alguna extraña razón que no entiendo) el enfriamiento rápido puede manipular la fuerza de un artículo. ¿Existe una propiedad similar para manipular el punto de fusión?
Nota: Mi mejor suposición actual (como se puede hacer para hacer las armas más difíciles) es que tomamos dos elementos, los fundimos y el compuesto resultante tiene un punto de fusión más alto.
Comentarios
- El nivel de reacción positiva a esto no solo me hace no sentir estúpido por mi pregunta, sino que me da una sensación confusa por dentro. Gracias.
- El recipiente que sostiene el metal no ‘ No tiene que estar tan caliente como el propio metal si tiene otra forma de introducir energía en el metal. Algunos metales refractarios pueden vaporizarse desde contenedores enfriados dirigiendo haces de electrones u otra energía fuentes en el metal (no para la fusión a gran escala, pero se usa a menudo en procesos de síntesis o deposición de vapor).
Respuesta
Derretimiento de tungsteno El punto de ing de 3422 ° C es el más alto de todos los metales y sólo superado por el carbono (3550 ° C) entre los elementos. Esta es la razón por la que el tungsteno se utiliza en las boquillas de los cohetes y en los revestimientos de los reactores. Hay cerámicas refractarias y aleaciones que tienen puntos de fusión más altos, en particular $ \ ce {Ta4HfC5} $ con un punto de fusión de 4215 ° C, carburo de hafnio a 3900 ° C y carburo de tantalio a 3800 ° C.
El carbono no se puede utilizar para retener el tungsteno fundido porque reaccionará para formar carburo de tungsteno. A veces, los cucharones y los crisoles que se utilizan para preparar o transportar materiales de alto punto de fusión, como el tungsteno, están revestidos con diversas cerámicas o aleaciones de mayor fusión. Más típicamente, el tungsteno y otros materiales refractarios se fabrican en un estado no fundido. Se utiliza un proceso conocido como pulvimetalurgia . Este proceso utiliza 4 pasos básicos:
- Fabricación de polvo: hay una variedad de técnicas disponibles para generar pequeñas partículas del material que se está trabajando
- Mezcla de polvo: se utilizan procedimientos de rutina para mezclar las partículas constituyentes en una mezcla uniforme
- compactación: el polvo mezclado se coloca en un molde y se somete a alta presión
- sinterización: el material compactado se somete a alta temperatura y cierto nivel de unión se produce entre partículas.
Comentarios
- Los materiales como el tungsteno también pueden moldearse mediante mecanizado electroquímico (ECM) o mecanizado por descarga eléctrica (EDM).
- Ta4HfC5 no es ‘ t técnicamente una aleación. Es una cerámica (una mezcla de tántalo y carburos de hafnio). El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de cualquier metal o aleación. Las aleaciones suelen tener puntos de fusión más bajos que los metales utilizados para formarlas.
Respuesta
Lo siento, no puedo «t comenta aquí, pero quería responder de forma más directa a tu pregunta.
Los herreros evitan derretir sus forjas porque el «calor» que puede derretir u oxidar el hierro y el acero está contenido en una bola en el centro del carbón. . De hecho, mantener la «estructura» del carbón es una habilidad importante en la herrería.
Para aclarar mejor, imagina un hueco en el centro de una pila de carbón. Aquí es donde las temperaturas suben más allá de 2000F, ya que el calor se refleja en sí mismo debido al carbón que se moldea en una especie de bola refractaria.
Y sí, a veces la bola se deshace o la estructura mal, y luego nota que el yeso se ha derretido la cubierta de hierro que protege la entrada del flujo de aire.
Comentarios
- Hay ‘ s un interesante análogo a esto en fusio moderno n reactores. Por ejemplo, en JET , un anillo delgado de plasma más caliente que el núcleo de nuestro sol (y de hecho cualquier cosa conocida en nuestra galaxia) se mantiene en su lugar por levitación magnética. . Si bien el anillo en sí está lo suficientemente caliente como para destruir cualquier material que toque, la caída de la radiación térmica (iirc debido a la ley de Planck ‘ y la ley de Stefan-Boltzmann) les permite usar grafito sobreenfriado paneles para proteger el reactor, manteniéndose dentro de los 3550 ° C del punto de fusión del carbono.
Respuesta
Usamos un horno de levitación para calentar muestras de cerámica refractaria hasta aproximadamente $ 3000 ~ ^ \ circ \ mathrm {C} $.Es para fines de investigación, por lo que las muestras son perlas pequeñas (2 mm). Estos se balancean en un chorro de argón y se calientan con láseres $ \ ce {CO2} $.
Aquí hay un artículo que habla sobre la técnica:
D. Langstaff, M. Gunn, G. N. Greaves, A. Marsing y F. Kargl, Rev. Sci. Instrum. ; 2013 , 84 , 124901. ( Espejo )
Respuesta
Uno podría derretirlos flotando en una piscina de alto punto de ebullición metal más denso, o en un espacio donde se puedan contener fácilmente. O uno podría crear una capa gruesa enfriada activamente y derretirlos dentro de ella, derritiendo parte de la capa también. Finalmente, probablemente no sea muy práctico, pero se podría usar un chorro de aire para mantenerlos suspendidos lejos de otras materias y luego derretirlas con láseres o aire sobrecalentado.
Respuesta
Hay dos alternativas a las otras respuestas aquí, aunque es cuestionable si se pueden usar a gran escala.
La primera es usar un Recipiente enfriado activamente para contener el metal y un método para introducir energía en el metal que no se basa en el calor del crisol. Muchas reacciones de vapor de metal (utilizadas para la investigación química a pequeña escala) hacen esto y proporcionan suficiente energía para vaporizar incluso metales refractarios mediante cañones de electrones. Consulte el sitio de Malcolm Green (y esta entrada «La síntesis de los primeros compuestos de valencia cero de la transición refractaria temprana metal a través del desarrollo del experimento de síntesis de vapor de metal con pistola de electrones «).
El otro método consiste en utilizar el calentamiento inductivo del metal. Esto a veces puede funcionar incluso sin un recipiente, ya que una bobina inductiva adecuada levitará el trozo de metal y las corrientes parásitas inducidas descargarán suficiente energía en él para derretirlo. Hay muchos videos de YouTube de esto con metales no refractarios como el aluminio, pero el principio debería funcionar para metales de alto punto de fusión.