Na renesančním veletrhu před několika lety jsem sledoval kovářskou výkovku do tvarů. Během této doby ke mně přišla velmi zvláštní otázka. Zajímalo by mě, z čeho je pec vyrobena. Moje logika konstatovala, že ať už byla pec vyrobena cokoli, musí mít vyšší bod tání než materiály, které tavil. To se rychle změnilo v elementární závody ve zbrojení, což vedlo k podivné otázce, jak roztavit látky jako žáruvzdorné kovy (konkrétněji ten s nejvyšší teplotou tání), abychom v něm mohli roztavit další věci.
Nyní vím, že (z nějakého zvláštního důvodu nerozumím) rychlé ochlazení může manipulovat se silou položky. Existuje podobná vlastnost k manipulaci s bodem tání?
Poznámka: Můj současný nejlepší odhad (jak lze udělat, aby byly zbraně těžší) je, že vezmeme dva prvky, roztavíme je a výsledná sloučenina má vyšší bod tání.
Komentáře
- Míra pozitivní reakce na to nejenže mi nedává pocit hlouposti na moji otázku, ale uvnitř mě vyvolává fuzzy pocit. Děkuji.
- Plavidlo, které drží kov, není ‚ Pokud máte jiný způsob, jak do kovu dostat energii, nemusí být tak horký jako samotný kov. Některé žáruvzdorné kovy lze odpařovat z chlazených nádob směrováním elektronových paprsků nebo jiné energie zdroje do kovu (ne pro tavení ve velkém měřítku, ale často se používá v procesech syntézy nebo depozice par).
Odpověď
Tavenina wolframu bod 3422 ° C je nejvyšší ze všech kovů a druhý za uhlíkem (3550 ° C) mezi prvky. Proto se wolfram používá v tryskách raket a obložení reaktorů. Existuje žáruvzdorná keramika a slitiny, které mají vyšší teploty tání, zejména $ \ ce {Ta4HfC5} $ s teplotou tání 4215 ° C, karbid hafnia při 3900 ° C a karbid tantalu při 3800 ° C.
Uhlík nelze použít k zadržení roztaveného wolframu, protože bude reagovat za vzniku karbidu wolframu. Někdy jsou pánve a kelímky používané k přípravě nebo přepravě materiálů s vysokou teplotou tání, jako je wolfram, vyloženy různými keramikami nebo slitinami s vyšší teplotou tání. Typičtěji wolfram a další žáruvzdorné materiály jsou vyráběny v neroztaveném stavu. Používá se proces známý jako prášková metalurgie . Tento proces využívá 4 základní kroky:
- výroba prášku – k dispozici jsou různé techniky pro generování malých částic zpracovávaného materiálu
- míchání prášku – používají se rutinní postupy smíchejte základní částice do rovnoměrné směsi
- zhutnění – smíchaný prášek se umístí do formy a podrobí se vysokému tlaku
- slinování – zhutněný materiál se vystaví vysoké teplotě a určité úrovni dochází k vazbě mezi částicemi.
Komentáře
- Materiály jako wolfram lze také tvarovat elektrochemickým obráběním (ECM) nebo elektrickým výbojem (EDM).
- Ta4HfC5 není technicky slitina. ‚ Je to keramika (směs tantalu a karbidů hafnia). Wolfram má nejvyšší teplotu tání ze všech kovů nebo slitin. Slitiny mají obvykle nižší teploty tání než kovy použité k jejich výrobě.
Odpověď
Litujeme, nemůžu komentujte zde, ale chtěl jsem vám odpovědět na vaši otázku příměji.
Kováři se vyhýbají tavení svých kováren, protože „teplo“, které může roztavit nebo oxidovat železo a ocel, je ve skutečnosti obsaženo v kouli uprostřed uhlí . Udržování „struktury“ uhlí je ve skutečnosti důležitou dovedností v kovářství.
Pro lepší objasnění si představte prohlubeň uprostřed hromady uhlí. Zde teploty stoupají kolem 2000 F, protože teplo se odráží zpět v sobě díky uhlí, které se formuje do druhu žáruvzdorné koule.
A ano, někdy se vaše koule rozpadne, nebo ji špatně strukturujete – a pak si všimnete, že odlitek železný odtokový kryt, který chrání váš přívod vzduchu, se roztavil.
Komentáře
- Existuje ‚ zajímavé analogii k tomu v moderní fúzi n reaktorů. Například v JET je magnetická levitace držena na místě tenkého prstence plazmové žhavější než jádro našeho slunce (a vlastně všeho známého v naší galaxii). . Zatímco samotný prsten je dostatečně horký, aby zničil veškerý materiál, kterého se dotkne, pokles tepelného záření (iirc kvůli Planck ‚ zákonu a zákonu Stefana – Boltzmanna) jim umožňuje používat podchlazený grafit panely na ochranu reaktoru, které zůstávají v rozmezí teploty tání uhlíku 3550 ° C.
Odpověď
K zahřívání vzorků žáruvzdorné keramiky používáme levitující pec až do výše přibližně 3000 $ ~ ^ \ circ \ mathrm {C} $.Je to pro výzkumné účely, takže vzorky jsou malé (2 mm) korálky. Ty jsou vyváženy proudem argonu a vyhřívané lasery $ \ ce {CO2} $.
Zde je článek, který hovoří o technice:
D. Langstaff, M. Gunn, G. N. Greaves, A. Marsing a F. Kargl, Rev. Sci. Instrum. ; 2013 , 84 , 124901. ( Zrcadlo )
Odpověď
Dalo by se je roztavit plovoucí na kaluži s vysokou teplotou varu hustší kov nebo v prostoru, kde mohou být snadno obsaženy. Nebo by bylo možné vytvořit tlustou aktivně chlazenou skořápku a roztavit je uvnitř, čímž by se také roztavila část skořápky. Nakonec to pravděpodobně není příliš praktické, ale dalo by se použít vzduchový paprsek, aby se udržel zavěšený mimo jinou hmotu a pak je roztavil pomocí laserů nebo přehřátého vzduchu.
Odpověď
Zde existují dvě alternativy k dalším odpovědím, ale otázka, zda mohou být použity ve velkém měřítku, je otázkou.
První je použít aktivně chlazená nádoba, která drží kov, a metoda získávání energie do kovu, která není založena na teple kelímku. Mnoho reakcí kov-pára (používaných pro chemický výzkum v malém měřítku) to dělá a poskytuje dostatečné množství energie k odpařování i žáruvzdorných kovů pomocí elektronových zbraní. Viz stránky Malcolma Greena (a tato položka „Syntéza prvních zerovalentních sloučenin raného žáruvzdorného přechodu“ kov prostřednictvím vývoje experimentu syntézy kovových par s elektronovým dělem „).
Další metodou je použití indukčního ohřevu kovu. To někdy může fungovat i bez cévy, protože vhodná indukční cívka bude levitovat hrudku kovu a indukované vířivé proudy do ní vysypou dostatek energie, aby ji roztavily. Existuje spousta videí na YouTube , která obsahují nehořlavé kovy, jako je hliník, ale u kovů s vysokou teplotou tání by tento princip měl i nadále fungovat.