Auf der Renaissance-Messe vor einigen Jahren beobachtete ich, wie ein Schmied Metall in Formen schmiedete. Während dieser Zeit kam mir eine sehr merkwürdige Frage. Ich fragte mich, woraus der Ofen bestand. Meine Logik besagte, dass alles, woraus der Ofen bestand, einen höheren Schmelzpunkt haben muss als die Materialien, die er schmolz. Dies wurde schnell zu einem elementaren Wettrüsten, was zu einer merkwürdigen Frage führte, wie wir Dinge wie feuerfeste Metalle (insbesondere das mit dem höchsten Schmelzpunkt) schmelzen, damit wir andere Dinge darin schmelzen können.
Jetzt weiß ich, dass (aus irgendeinem Grund, den ich nicht verstehe) schnelles Abkühlen die Stärke eines Gegenstands beeinflussen kann. Gibt es eine ähnliche Eigenschaft, um den Schmelzpunkt zu beeinflussen?
Hinweis: Meine derzeit beste Vermutung (wie man es tun kann, um Waffen schwerer zu machen) ist, dass wir zwei Elemente nehmen, sie schmelzen und die resultierende Verbindung einen höheren Schmelzpunkt hat.
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- Die positive Reaktion darauf macht mich nicht nur nicht dumm für meine Frage, sondern gibt mir auch ein verschwommenes Gefühl im Inneren. Danke.
- Das Gefäß, das das Metall hält, tut es nicht ‚ muss nicht so heiß sein wie das Metall selbst, wenn Sie eine andere Möglichkeit haben, Energie in das Metall zu bringen. Einige feuerfeste Metalle können aus gekühlten Behältern durch Richten von Elektronenstrahlen oder anderer Energie verdampft werden Quellen in das Metall (nicht zum Schmelzen in großem Maßstab, sondern häufig bei Synthese- oder Aufdampfprozessen verwendet).
Antwort
Wolframschmelze Der Punkt von 3422 ° C ist der höchste aller Metalle und nach Kohlenstoff (3550 ° C) der zweitwichtigste unter den Elementen. Aus diesem Grund wird Wolfram in Raketendüsen und Reaktorauskleidungen verwendet. Es gibt feuerfeste Keramiken und Legierungen mit höheren Schmelzpunkten, insbesondere $ \ ce {Ta4HfC5} $ mit einem Schmelzpunkt von 4215 ° C, Hafniumcarbid bei 3900 ° C und Tantalcarbid bei 3800 ° C.
Kohlenstoff kann nicht verwendet werden, um geschmolzenes Wolfram zu halten, da sie unter Bildung von Wolframcarbid reagieren. Manchmal werden Pfannen und Tiegel, die zur Herstellung oder zum Transport von Materialien mit hohem Schmelzpunkt wie Wolfram verwendet werden, mit den verschiedenen höher schmelzenden Keramiken oder Legierungen ausgekleidet. Typischerweise werden Wolfram und andere feuerfeste Materialien in einem nicht geschmolzenen Zustand hergestellt. Ein als Pulvermetallurgie bekanntes Verfahren wird verwendet. Dieser Prozess verwendet 4 grundlegende Schritte:
- Pulverherstellung – Es stehen verschiedene Techniken zur Verfügung, um kleine Partikel des zu bearbeitenden Materials zu erzeugen.
- Pulvermischen – Routineverfahren werden verwendet Mischen Sie die Bestandteile zu einer gleichmäßigen Mischung.
- Verdichten – das gemischte Pulver wird in eine Form gegeben und einem Hochdrucksintern ausgesetzt – das verdichtete Material wird einer hohen Temperatur und einem gewissen Grad ausgesetzt Die Bindung erfolgt zwischen Partikeln.
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- Materialien wie Wolfram können auch durch elektrochemische Bearbeitung (ECM) oder elektrische Entladungsbearbeitung geformt werden (EDM).
- Ta4HfC5 ist technisch gesehen keine Legierung ‚. Es ist eine Keramik (eine Mischung aus Tantal und Hafniumcarbiden). Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle oder Legierungen. Legierungen haben normalerweise niedrigere Schmelzpunkte als die Metalle, aus denen sie hergestellt wurden.
Antwort
Entschuldigung, kann nicht Kommentar hier, aber ich wollte Ihre Frage direkter beantworten.
Schmiede vermeiden das Schmelzen ihrer Schmieden, da die „Hitze“, die Eisen und Stahl schmelzen oder oxidieren kann, tatsächlich in einer Kugel in der Mitte der Kohle enthalten ist Tatsächlich ist die Aufrechterhaltung der „Struktur“ der Kohle eine wichtige Fähigkeit in der Schmiedekunst.
Stellen Sie sich zur besseren Verdeutlichung eine Vertiefung in der Mitte eines Kohlenhaufens vor. Hier steigen die Temperaturen seit dem Jahr 2000 über 2000 ° F an Wärme reflektiert sich in sich selbst zurück, weil sich die Kohle zu einer Art feuerfestem Ball formt.
Und ja, manchmal fällt Ihr Ball auseinander oder Sie haben ihn schlecht strukturiert – und dann bemerken Sie, dass der Guss Die Abflussabdeckung aus Eisen, die Ihren Luftstrom schützt, ist durchgeschmolzen.
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- Es gibt ‚ an interessantes analog dazu im modernen fusio n Reaktoren. Zum Beispiel wird in JET ein dünner Plasmaring, der heißer als der Kern unserer Sonne (und tatsächlich alles, was in unserer Galaxie bekannt ist) ist, durch Magnetschwebebahn an Ort und Stelle gehalten . Während der Ring selbst heiß genug ist, um jegliches Material zu zerstören, das er berührt, können sie aufgrund des Abfalls der Wärmestrahlung (aufgrund des Planckschen Gesetzes und des Stefan-Boltzmann-Gesetzes) unterkühlten Graphit verwenden Platten zum Schutz des Reaktors, die gut innerhalb des Schmelzpunkts von Kohlenstoff bei 3550 ° C bleiben.
Antwort
Wir verwenden einen Schwebeofen, um Proben feuerfester Keramik auf ca. $ 3000 ~ ^ \ circ \ mathrm {C} $ zu erhitzen.Es ist zu Forschungszwecken, daher sind die Proben kleine (2 mm) Perlen. Diese werden auf einem Argonstrahl ausgeglichen und mit $ \ ce {CO2} $ -Lasern erhitzt.
Hier ist ein Artikel, der über die Technik spricht:
D. Langstaff, M. Gunn, G.N. Greaves, A. Marsing und F. Kargl, Rev. Sci. Instrum. ; 2013 , 84 , 124901. ( Spiegeln )
Antwort
Man könnte sie auf einem Pool mit hohem Siedepunkt schwimmen lassen dichteres Metall oder in einem Raum, in dem sie leicht enthalten sein können. Oder man könnte eine dicke, aktiv gekühlte Schale erzeugen und sie darin schmelzen, wobei auch ein Teil der Schale schmilzt. Schließlich ist es wahrscheinlich nicht sehr praktisch, aber man könnte einen Luftstrahl verwenden, um ihn von anderen Stoffen fernzuhalten und sie dann mit Lasern oder überhitzter Luft zu schmelzen.
Antwort
Hier gibt es zwei Alternativen zu den anderen Antworten. Ob sie jedoch in großem Maßstab verwendet werden können, ist fraglich.
Die erste besteht darin, eine zu verwenden aktiv gekühltes Gefäß, um das Metall zu halten, und eine Methode, um Energie in das Metall zu bringen, die nicht auf der Wärme des Tiegels basiert. Viele Metalldampfreaktionen (die für die Chemieforschung im kleinen Maßstab verwendet werden) tun dies und bieten ausreichend Energie, um selbst feuerfeste Metalle mit Elektronenkanonen zu verdampfen. Siehe Malcolm Green „(und dieser Eintrag“ Die Synthese der ersten nullwertigen Verbindungen des frühen feuerfesten Übergangs “ Metall über die Entwicklung des Experimentes zur Metalldampfsynthese mit Elektronenkanone „). Die andere Methode besteht darin, das Metall induktiv zu erhitzen. Dies kann manchmal sogar ohne Gefäß funktionieren, da eine geeignete Induktionsspule den Metallklumpen schwebt und die induzierten Wirbelströme genug Energie in das Gefäß leiten, um es zu schmelzen. Es gibt viele Youtube-Videos mit nicht feuerfesten Metallen wie Aluminium, aber das Prinzip sollte immer noch für hochschmelzende Metalle funktionieren.