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难熔金属

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  难熔金属
  广义的难熔金属[1]

难熔金属（英语：Refractory metals），又称耐火金属、耐高温金属、高熔点金属，是指特别耐热不易熔化，并且具有耐磨性的金属。此术语主要是用在材料科学、和冶金工程。这些元素在不同领域中的的定义方式有些不同。最常见的定义方式包括五个元素：两个第五周期元素（铌、钼）和三个第六周期元素（钽、钨、铼）。这些元素有一些共同性质，包括熔点超过2000 °C以上，在室温下具很高的硬度。由于其化学惰性，不易与其他元素反应，而其密度也相对较高。难熔金属因为高熔点，是粉末冶金方法制造的首选。难熔金属的一些应用包括金属工具，高温工作、丝纤维、铸造模具，或在腐蚀性环境中的化学反应器。部分是由于熔点高，难熔金属在很高温下，也不会有蠕变变形的情形。

定义

在大多数定义下，只有具有极高熔点的金属元素才会列入难熔金属。根据一项定义，熔点超过4000°F（2200 °C）是必须条件。[2]因此，在这个定义下，铌、钼、钽、钨和铼是难熔金属。[3]在更广泛的定义下，所有熔点超过2123 K（1850 °C）的金属都是难熔金属，这样额外多了九个元素：钛、钒、铬、锆、铪、钌、铑、锇和铱。至于锝和极度不稳定的超重元素（上图中位于铹之后的元素，如𬬻、𬭊、𬭳、𬭛等无法在自然界发现）尽管符合难熔金属的定义范畴，但因其具有放射性，所以从来都不被认为是难熔金属，其中锝的熔点已经确认为2430K（2157°C），而𬬻的预测熔点为2400K（2100°C）。[4]

性质

难熔金属主要性质的比较
名称 铌 钼 钽 钨 铼
溶点 2750 K (2477 °C) 2896 K (2623 °C) 3290 K (3017 °C) 3695 K (3422 °C) 3459 K (3186 °C)
沸点 5017 K (4744 °C) 4912 K (4639 °C) 5731 K (5458 °C) 5828 K (5555 °C) 5869 K (5596 °C)
密度 8.57 g·cm−3 10.28 g·cm−3 16.69 g·cm−3 19.25 g·cm−3 21.02 g·cm−3
杨氏模量 105 GPa 329 GPa 186 GPa 411 GPa 463 GPa
维氏硬度 1320 MPa 1530 MPa 873 MPa 3430 MPa 2450 MPa

相关条目

参考资料

  1. Levitin, Valim. High Temperature Strain of Metals and Alloys: Physical Fundamentals. WILEY-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-31338-9. 
  2. Brunner, T. Chemical and structural analyses of aerosol and fly-ash particles from fixed-bed biomass combustion plants by electron microscopy. 1st World Conference on Biomass for Energy and Industry: proceedings of the conference held in Sevilla, Spain, 5–9 June 2000 (London: James & James Ltd). 2000. ISBN 1-902916-15-8. 
  3. Spink, Donald. Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, and Titanium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 97–104. doi:10.1021/ie50614a019. 
  4. Hayes, Earl. Chromium and Vanadium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 105–107. doi:10.1021/ie50614a020. 
  1. ^ International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Elsevier. [2010-02-07]. （原始内容存档于2012-06-28）. 
  2. ^ Bauccio, Michael; American Society for Metals. Refractory metals. ASM metals reference book. ASM International. 1993: 120–122. ISBN 19939780871704788 请检查|isbn=值 (帮助). 
  3. ^ Metals, Behavior Of; Wilson, J. W. General Behaviour of Refractory Metals. Behavior and Properties of Refractory Metals. 1965-06-01: 1–28. ISBN 9780804701624. 
  4. ^ Davis, Joseph R. Alloying: understanding the basics. 2001: 308–333 [2018-08-29]. ISBN 978-0-87170-744-4. （原始内容存档于2021-06-10）. 


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