המונח 'מתכת עקשן' משמש לתיאור קבוצה של יסודות מתכת בעלי נקודות התכה גבוהות במיוחד ועמידים בפני בלאי, קורוזיה, ועיוות.
השימושים התעשייתיים במונח מתכת עקשן מתייחסים לרוב לחמישה יסודות נפוצים:
- מוליבדן (מו)
- ניוביום (Nb)
- רניום (רה)
- טנטלום (טא)
- ווֹלפרָם (W)
עם זאת, הגדרות רחבות יותר כללו גם את המתכות הנפוצות פחות:
- כְּרוֹם (Cr)
- הפניום (Hf)
- אירידיום (Ir)
- אוסמיום (אוס)
- רודיום (Rh)
- רותניום (Ru)
- טִיטָן (Ti)
- ונדיום (V)
- זירקוניום (Zr)
המאפיינים
המאפיין המזהה של מתכות עקשן הוא עמידותן בפני חום. לחמש המתכות העקשניות התעשייתיות יש נקודות התכה העולות על 3632 מעלות צלזיוס (2000 מעלות צלזיוס).
כוחן של מתכות עקשן בטמפרטורות גבוהות, בשילוב עם קשיותן, הופך אותם לאידיאליים לכלי חיתוך וקידוח.
מתכות עקשן גם עמידות מאוד בפני הלם תרמי, כלומר חימום וקירור חוזרים לא יגרמו בקלות להתפשטות, מתח וסדקים.
המתכות כולן בעלות צפיפות גבוהה (הן כבדות) וכן תכונות חשמליות ומוליכות חום טובות.
מאפיין חשוב נוסף הוא עמידותם בזחילה, נטייתם של מתכות להתעוות באטיות בהשפעת לחץ.
בשל יכולתם ליצור שכבת מגן, המתכות העקשניות עמידות גם בפני קורוזיה, אם כי הן מתחמצנות בקלות בטמפרטורות גבוהות.
מתכות עקשן ומטלורגיה אבקתית
בשל נקודות ההיתוך והקשיות הגבוהות שלהם, המתכות העקשניות מעובדות לרוב בצורת אבקה ולעולם אינן מפוברקות על ידי יציקה.
אבקות מתכת מיוצרות בגדלים וצורות ספציפיות, ואז מעורבבות ליצירת תערובת נכסים נכונה, לפני שנדחסות ומסוננות.
סינטר כולל חימום אבקת המתכת (בתוך תבנית) לתקופה ארוכה. בחום, חלקיקי האבקה מתחילים להיקשר ויוצרים חתיכה מוצקה.
סינטר יכול לקשור מתכות בטמפרטורות נמוכות מנקודת ההיתוך שלהן, יתרון משמעותי בעבודה עם המתכות העקשניות.
אבקות קרביד
אחד השימושים המוקדמים ביותר עבור מתכות עקשן רבות עלה בתחילת המאה ה -20 עם התפתחות קרבידים מלטים.
Widia, הקרביד הטונגסטן הראשון שזמין מסחרית, פותח על ידי חברת Osram (גרמניה) ושווק בשנת 1926. זה הוביל לבדיקות נוספות עם מתכות עמידות ושחיקה דומה, מה שהוביל בסופו של דבר לפיתוח קרבידים מודרניים.
תוצרי חומרי הקרביד נהנים לעיתים קרובות מתערובות של אבקות שונות. תהליך מיזוג זה מאפשר להכניס תכונות מועילות ממתכות שונות, ובכך לייצר חומרים עדיפים על מה שיכול להיווצר על ידי מתכת בודדת. לדוגמה, אבקת Widia המקורית הייתה מורכבת מקובלט 5-15%.
הערה: ראה עוד על מאפייני מתכת עקשן בטבלה בתחתית הדף.
יישומים
סגסוגות וקרבידים מבוססי מתכת עקשן משמשים כמעט בכל הענפים העיקריים, כולל אלקטרוניקה, חלל, רכב, כימיקלים, כרייה, טכנולוגיה גרעינית, עיבוד מתכות, ו תותבות.
הרשימה הבאה של שימושים סופיים למתכות עקשן הורכבה על ידי איגוד המתכות עקשן:
טונגסטן מטאל
- חוטים למנורות ליבון, פלורסנט ורכב
- אנודות ומטרות לצינורות רנטגן
- תומך במוליכים למחצה
- אלקטרודות לריתוך קשת גז אינרטי
- קתודות בעלות יכולת גבוהה
- אלקטרודות לקסנון הן מנורות
- מערכות הצתה לרכב
- חרירי רקטות
- פולטי צינורות אלקטרוניים
- כור היתוך לעיבוד אורניום
- גופי חימום ומגיני קרינה
- סגסוגת אלמנטים בפלדות וסגסוגות-על
- חיזוק בחומרים מרוכבים ממתכת
- זרזים בתהליכים כימיים ופטרוכימיים
- חומרי סיכה
מוליבדן
- תוספות סגסוגת בברזלים, פלדות, פלדות אל חלד, פלדות כלים וסגסוגות על בסיס ניקל
- צירי גלגל שחיקה מדויקים
- ריסוס מתכת
- Die-casting מת
- רכיבי מנוע טילים ורקטות
- אלקטרודות ומוטות ערבוב בייצור זכוכית
- גופי חימום תנורים חשמליים, סירות, מגני חום ותוחם רעש
- משאבות זיקוק אבץ, מכבסות, שסתומים, מערבלים ובארות צמד תרמי
- ייצור מוט בקרת כור גרעיני
- החלף אלקטרודות
- תומך וגיבוי לטרנזיסטורים ומיישרים
- חוטים וחוטי תמיכה לפנס רכב
- גטרי צינור ואקום
- חצאיות רקטות, קונוסים ומגיני חום
- רכיבי טילים
- מוליכים על
- ציוד לעיבוד כימי
- מגנים על חום בתנורי ואקום בטמפרטורה גבוהה
- סגסוגת תוספים בסגסוגות ברזל ומוליכים-על
טונגסטן קרביד מלט
- טונגסטן קרביד מלט
- כלי חיתוך לעיבוד מתכות
- ציוד הנדסי גרעיני
- כלי קידוח ושמן
- גיבוש מת
- גלילי מתכת
- מדריכי חוטים
טונגסטן כבד מתכת
- תותבים
- מושבי שסתום
- להבים לחיתוך חומרים קשים ושוחקים
- נקודות בעט כדורי
- מסורי בנייה וקידוחים
- מתכת כבדה
- מגיני קרינה
- משקולות נגד מטוסים
- משקולות נגד שעונים המתפתלים מעצמם
- מנגנוני איזון בין מצלמות אוויר
- משקולות איזון להב הרוטור
- תוספות משקל מועדון זהב
- גופי חצים
- נתיכי חימוש
- דעיכת רטט
- תחמושת צבאית
- כדורי רובה
טנטלום
- קבלים אלקטרוליטיים
- מחליפי חום
- תנורי כידון
- בארות מדחום
- חוטי נירוסטה
- ציוד לעיבוד כימי
- רכיבי תנורים בטמפרטורה גבוהה
- כור היתוך לטיפול במתכות מותכות וסגסוגות
- כלי חיתוך
- רכיבי מנוע חלל
- שתלים כירורגיים
- תוסף סגסוגות בסגסוגות
מאפיינים פיזיים של מתכות עקשן
| סוּג | יחידה | מו | טא | Nb | W | Rh | Zr |
| טוהר מסחרי אופייני | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| צְפִיפוּת | ס"מ / סמ"ק | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| ק"ג / פנימה2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| נקודת המסה | צלסיוס | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| מעלות צלזיוס | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| נקודת רתיחה | צלסיוס | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| מעלות צלזיוס | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| קשיות אופיינית | DPH (ויקרים) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| מוליכות תרמית (@ 20 מעלות צלזיוס) | קל / ס"מ2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| מקדם התפשטות תרמית | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| התנגדות חשמלית | מיקרו-אוהם-ס"מ | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| מוליכות חשמלית | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| חוזק מתיחה (KSI) | סביבה | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 מעלות צלזיוס | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 מעלות צלזיוס | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| התארכות מינימלית (מד 1 אינץ ') | סביבה | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| מודול האלסטיות | 500 מעלות צלזיוס | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 מעלות צלזיוס | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
מָקוֹר: http://www.edfagan.com