Cum topiți metalele cu puncte de topire super-ridicate?

Tungsten „s topesc punctul de intrare de 3422 ° C este cel mai ridicat dintre toate metalele și al doilea după carbon (3550 ° C) dintre elemente. Acesta este motivul pentru care tungstenul este utilizat în duze de rachete și căptușeli de reactoare. Există ceramice și aliaje refractare care au puncte de topire mai ridicate, în special $ \ ce {Ta4HfC5} $ cu un punct de topire de 4215 ° C, carbură de hafniu la 3900 ° C și carbură de tantal la 3800 ° C.

Carbonul nu poate fi utilizat pentru a reține tungstenul topit, deoarece acestea vor reacționa pentru a forma carbură de tungsten. Uneori, ladele și creuzetele utilizate pentru a prepara sau transporta materiale cu punct de topire ridicat, cum ar fi tungstenul, sunt căptușite cu diferite ceramice sau aliaje de topire superioară. Mai tipic tungstenul și alte materiale refractare sunt fabricate într-o stare non-topită. Se utilizează un proces cunoscut sub numele de metalurgia pulberilor . Acest proces utilizează 4 pași de bază:

• fabricarea pulberii – sunt disponibile o varietate de tehnici pentru a genera particule mici din materialul care se lucrează
• amestecarea pulberii – procedurile de rutină sunt utilizate pentru amestecați particulele constitutive într-un amestec uniform
• compactare – pulberea amestecată este plasată într-o matriță și supusă unei presiuni ridicate
• sinterizare – materialul compactat este supus la temperaturi ridicate și la un nivel de lipire are loc între particule.

Comentarii

• Materiale precum tungstenul pot fi, de asemenea, modelate prin prelucrarea electrochimică (ECM) sau prelucrarea cu descărcare electrică (EDM).
• Ta4HfC5 nu este ‘ tehnic un aliaj. Este o ceramică (un amestec de carburi de tantal și hafniu). Tungstenul are cel mai înalt punct de topire dintre orice metal sau aliaj. Aliajele au de obicei puncte de topire mai scăzute decât metalele utilizate pentru a le forma.

Ne pare rău, nu poate comentează aici, dar am vrut să răspund mai direct la întrebarea ta.

Fierarii evită să-și topească forjele, deoarece „căldura” care poate topi sau oxida fierul și oțelul este de fapt conținută într-o bilă din centrul cărbunelui De fapt, menținerea „structurii” cărbunelui este o abilitate importantă în fierărie.

Pentru a clarifica mai bine, imaginați-vă o adâncitură în centrul unei grămezi de cărbune. Aici temperaturile cresc după 2000F, din moment ce căldura se reflectă din nou în sine, datorită turnării cărbunelui într-un fel de bilă refractară.

Și da, uneori mingea ta se destramă sau ai structurat-o prost – și atunci observi că distribuția capacul de scurgere a fierului care vă protejează fluxul de aer s-a topit.

Comentarii

• Există ‘ analog interesant la aceasta în fusio modern n reactoare. De exemplu, în JET , un inel subțire de plasmă mai fierbinte decât miezul soarelui nostru (și într-adevăr orice lucru cunoscut în galaxia noastră) este ținut în loc de levitația magnetică . În timp ce inelul în sine este suficient de fierbinte pentru a distruge orice material pe care îl atinge, radiația termică scade (iirc datorită legii lui Planck ‘ s și a legii Stefan – Boltzmann) le permite să utilizeze grafit supercooled panouri pentru protejarea reactorului, rămânând bine în cadrul punctului de topire 3550 ° C al carbonului.

Folosim un cuptor cu levitație pentru a încălzi probe de ceramică refractară până la aproximativ 3000 $ ~ ^ \ circ \ mathrm {C} $.Este în scopuri de cercetare, astfel încât eșantioanele sunt mărgele mici (2 mm). Acestea sunt echilibrate pe un jet de argon și încălzite cu $ \ ce {CO2} $ lasere.

Iată o lucrare care vorbește despre tehnică:
D. Langstaff, M. Gunn, G. N. Greaves, A. Marsing și F. Kargl, Rev. Știință. Instrum. ; 2013 , 84 , 124901. ( Oglindă )

S-ar putea topi plutind pe un bazin de punct de fierbere ridicat metal mai dens sau în spațiu unde pot fi ușor conținute. Sau s-ar putea crea o coajă groasă răcită activ și să le topească în interiorul ei, topind și o parte din coajă. În cele din urmă, probabil că nu este foarte practic, dar s-ar putea folosi un jet de aer pentru a se menține apoi suspendat de alte materii și apoi a le topi cu lasere sau aer supraîncălzit.

Există două alternative la celelalte răspunsuri aici, deși dacă acestea pot fi utilizate pe scară largă este deschisă întrebării.

Prima este să folosiți un Un vas răcit activ pentru a reține metalul și o metodă de aducere a energiei în metal care nu se bazează pe căldura creuzetului. Multe reacții metal-vapori (utilizate pentru cercetări chimice la scară mică) fac acest lucru și asigură suficiente energie pentru a vaporiza chiar și metale refractare folosind tunuri electronice. A se vedea site-ul Malcolm Green (și această intrare „Sinteza primilor compuși zerovalenți ai tranziției refractare timpurii metal prin dezvoltarea experimentului de sinteză a vaporilor de metal cu pistol de electroni „).

Cealaltă metodă este utilizarea încălzirii inductive a metalului. Acest lucru poate funcționa uneori chiar și fără un vas, deoarece o bobină inductivă adecvată va levita bucata de metal, iar curenții turbionari induși vor arunca suficientă energie în ea pentru a o topi. Există o mulțime de videoclipuri YouTube despre acestea cu metale non-refractare, cum ar fi aluminiu, dar principiul ar trebui să funcționeze în continuare pentru metalele cu topire ridicată.