انواع مختلفی از فلزات بر روی این کره خاکی وجود دارند که هرکدام خواص منحصر به فرد خود را دارند. حال یک سری از فلزات هستند که مقاومت بسیار زیادی به حرارت دارند و در واقع، نقطه ذوب آن ها به شدت بالا است. فلزاتی چون تانتالیوم، مولیبدن، تنگستن، نیوبیوم، کروم، رنیوم و هافنیم جزو دسته فلزات به اصطلاح نسوز قرار می گیرند.
عبارت فلزات نسوز به چه فلزاتی اطلاق می شود؟
در این مقاله قصد آشنایی شما با چهار عنصر فلزی تنگستن، مولیبدن، تانتالیوم و نیوبیوم را داریم. این فلزات همگی نقطه ذوبشان بالاتر از 2200 درجه سانتی گراد یا سلسیوس است. همچنین چگالی بالا و استحکام مکانیکی زیادی در مواجهه با دمای بالا دارند و در برابر خوردگی هم مقاوم اند.
کاربردهای فلزات نسوز
به دلیل وجود ویژگی های خاص فلزات نسوز در مواجهه با دما و فشار بالا، از آن ها برای ساخت قطعات کوره، بوته و الکترود های ذوب شیشه استفاده می شود. همچنین این فلزات در تولید اهداف پاشش (Sputtering Targets) و هیت سینک ها (Heat Sink) نیز به کار برده می شود.
در این مقاله به بررسی چهار عنصر از فلزات نسوز می پردازیم و کاربرد آن را با هم بررسی می کنیم. همه این عناصر بلا استثنا دمای ذوب بالای 2200 درجه ی سلسیوس را دارا هستند. این عناصر، با عناصر دیگر ترکیب شده و آلیاژ های مختلفی از آن ها تولید می شوند. این کار باعث تلفیق دو یا چند خاصه هر فلز می شود؛ بعنوان مثال وقتی هم چکش خواری بالا می خواهید و هم نسوز بودن، از آلیاژ یک فلز نسوز و یک فلز چکش خوار استفاده می کنید. به اضافه نقطه ی ذوب بالا، خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی زیاد، چگالی بالا و استحکام مکانیکی مناسب در دمای بالا، باید در تمامی این مواد موجود باشد.
در ذیل، متداول ترین فلزات نسوز یا دیرگداز مورد استفاده در صنعت و کاربرد های آن ها را یک به یک بررسی می کنیم.
تنگستن (Tungsten)
تنگستن به علت استفاده در لامپ های رشته ای شهرت پیدا کرده است. همچنین یکی از فراوان ترین فلزات با نقطه ذوب بالا (نسوز) بر روی کره ی زمین می باشد. تنگستن دارای بالاترین رسانایی گرمایی در بین همه فلزات دیرگداز (173W/mK) و بالاترین نقطۀ ذوب (3410 درجه ی سلسیوس) است و یکی از پر چگال ترین فلزات به شمار میرود (3/19g/cm3).
از تنگستن به علت دارا بودن خصوصیات مذکور، در بوته ها، کوره ها و محفظه های زینترینگ مورد استفاده قرار می گیرد.
آلیاژهای سنگین تنگستن (Tungsten Heavy Alloys) یا به اختصار WHAها را می توان با ترکیب تنگستن و نیکل، آهن و یا مس تولید کرد. چکش خواری تنگستن با ایجاد آلیاژ توسط این عناصر افزایش می یابد. این آلیاژ ها را می توان با استفاده از متالورژی پودر و با صرفه ی اقتصادی بالا تولید کرد و با استفاده از تکنیک های سنتی ماشین کاری کرد.
خواص فلز نسوز تنگستن
آلیاژهایی مانند HPM و Kulite® در دسته آلیاژهای نسوز تنگستن قرار می گیرند. چگالی بالای این آلیاژ ها، آن ها را برای کاربرد هایی مانند میراگر های لرزش (vibration dampener) و قطعات جنگی بسیار پر استفاده کرده است.
لازم به ذکر است که با به کارگیری پوشش های تنگستنی، مقاومت بالایی در برابر تابش به وجود می آید. این قابلیت باعث می شود که از تنگستن در ساخت شبکه های ضد پراکنش (Anti-Scatter Grids)، محافظ تابش و جمعکننده ها (Collimators) استفاده شود.
مولیبدن (Molybdenum)
یکی از پرکاربرد ترین فلزات نسوز، مولیبدن است. این عنصر خواص مکانیکی بسیار خوبی در دماهای بالا دارد. همچنین انبساط حرارتی پایین و هدایت گرمایی زیادی را نیز به ارمغان می آورد.
این مشخصات نشانگر این است که مولیبدن برای ساخت اجزای با دوام برای کاربرد های حرارتی مختلف مانند قطعات یاتاقان، لنت های ترمز آسانسور و قطعات کوره بسیار مناسب است. مولیبدن به خاطر هدایت حرارتی بالایی که دارد (138W/mK) در هیت سینک ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
فلز نسوز مولیبدن
علاوه بر خواص مکانیکی و حرارتی مناسب، بیشترین رسانایی الکتریکی در بین همه فلزات نسوز متعلق به مولیبدن است (2×107S/M). این ویژگی سبب شده است که این عنصر در ساخت الکترود های ذوب شیشه به کار گرفته شود.
مولیبدن معمولا با فلزات مختلفی برای کاربرد هایی که به مقاومت حرارتی احتیاج دارند، آلیاژ می شود.
TZM یکی از مهم ترین آلیاژ های پایه ی مولیبدن به حساب می آید که حاوی 0.08 درصد زیرکونیوم و 0.5 درصد تیتانیم است. این آلیاژ استحکامی دو برابر مولیبدن معمولی در دمای 1100 درجه ی سلسیوس، همراه با انبساط حرارتی پایین تر و هدایت حرارتی بالاتر را از خود بروز می دهد.
تانتالیوم (Tantalum)
تانتالیوم معروف به مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی می باشد. این عنصر بعلاوه ی خیلی از فلزات مایع و مواد شیمیایی آلی، در برابر کلریدریک اسید ، نیتریک و سولفوریک نیز مقاوم است. به این دلیل است که تانتالیوم بطور گسترده ای در تجهیزات شیمیایی مانند مبدل های حرارتی، مخازن واکنش و لوله های تانتالیومی بکار گرفته می شود.
خواص و کاربرد تانتالیوم
مقاومت تانتالیوم در برابر واکنش های شیمیایی هم آن را برای رسوب لایه نازک (Thin-Film Deposition) که بطور معمول با پاشش حاصل می شود، مفید می سازد. اینجا منظور از پاشش (Sputtering) خروج اتم ها از سطح یک هدف پاششی، برای ایجاد پوشش هایی کاملا یکنواخت بسیار کاربردی است.
تانتالیوم مذاب با پرتوی الکترونی (Electron Beam Melted) یا بطور مختصر EBM، معمولا در تولید نیمه هادی ها مورد استفاده قرار می گیرد. به کار گیری از این عنصر در تولید نیمه هادی ها، عملکرد بالایی را در طیف وسیعی از محیط های خلا از خود بروز می دهد.
نیوبیوم (Niobium)
در میان فلزات نسوز، نیوبیوم یکی از چکش خوارترین فلزات بشمار می رود. این فلز حتی در دما های سرد نیز بسیار کارآمد است و به انواع متفاوتی از قطعات مثل فویل و ورق می تواند بدل شود.
بعنوان یک فلز نسوز، نیوبیوم چگالی کمی به نسبت بقیه فلزات دارد. این به این معنی است که می شود از آلیاژ های مختلف نیوبیوم برای ایجاد قطعات نسوز سبک و عملکرد مناسب استفاده کرد. به همین علت، برخی آلیاژ های نیوبیوم مانند C-103 بیشتر در موتور موشک برای کاربرد های هوا فضا مورد استفاده قرار می گیرند.
این آلیاژ استحکام بالایی را در دمای بسیار زیاد به ارمغان می آورد. این مقاومت به سازه این اجازه را می دهد تا دمای 1482 درجه ی سلسیوس را متحمل شود. همچنین می توانید از تکنیک های جوشکاری TIG برای این الیاژ استفاده کنید.
خرید انواع ورق استنلس استیل
جهت ثبت درخواست مشاوره وارد لینک زیر شوید:
