مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت

مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ؛ فلزات مقاوم در برابر دمای بالا برای کاربردهایی طراحی شده اند که دما برای ذوب مواد با درجه معمولی کافی باشد.

تقریباً تمام فلزاتی که قادر به تحمل دمای 500 درجه سانتیگراد و بالاتر هستند، آلیاژهای با دمای بالا هستند. این مواد ترکیبی از فلزات و عناصر اضافی هستند که برای ویژگی‌های خاصی انتخاب می‌شوند که در این مورد مقاومت در برابر حرارت است. آلیاژهای با دمای بالا اغلب در صنایع هوافضا، کاربردهای نظامی و کاربردهای الکترونیکی و همچنین کاربردها در سایر محیط‌های گرمای شدید استفاده می‌شوند.

فلزات مقاوم در برابر دمای بالا به عنوان فلزات نسوز نیز شناخته می شوند. این فلزات در دمای اتاق بسیار سخت تر هستند و معمولاً نقطه ذوب بالاتری دارند. اصطلاح “دیرگداز” در زمینه های خاص، به ویژه در علم مواد استفاده می شود.

فلزات برای محیط خدمات خود مهندسی شده اند که گرما تنها یکی از عوامل متعدد آن است. گرمای موجود در اتمسفر اکسیژن بسیار متفاوت از گرمای موجود در جو هیدروژنی است. بنابراین، پارامترهای مقاومت حرارتی به شدت به محیطی که مواد در آن استفاده می شود بستگی دارد.

بسیاری از قطعات موتور جت از یک آلیاژ مبتنی بر نیکل با تانتالیوم، تیتانیوم و نیوبیم ساخته شده‌اند. این آلیاژها برای افزایش استحکام و مقاومت در نوع جو غنی از اکسیژن داغ که در داخل موتور جت وجود دارد، اضافه می‌شوند. سطح فلز با این عناصر آلیاژی یک لایه اکسید محافظ ایجاد می کند که از فلز در دمای بالا محافظت می کند. در پالایشگاه ها و راکتورهای هسته ای، آلیاژهای مبتنی بر زیرکونیوم برای انواع محیط های با دمای بالا که این مگالیت ها ایجاد می کنند، مناسب تر هستند.

چندین فلز مناسب برای کاربردهای در دمای بالا وجود دارد، اما بهترین انتخاب برای هر کدام به عوامل مختلفی بستگی دارد. در زیر برخی از بهترین فلزات و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت موجود – و ویژگی‌هایی که آنها را مطلوب می‌کند، آورده شده است.

مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت (غیر نسوز)

در حالی که نیکل و فولاد زنگ نزن هر دو نقطه ذوب نسبتا بالایی دارند، بهتر است از آنها به عنوان آلیاژ با سایر فلزات ذکر شده در دو بخش بعدی استفاده شود.مقاوم ترین فلزات در باربر حرارت ؛ در زیر برخی از ویژگی‌هایی که نیکل و آلیاژهای فولاد را برای کاربردهای در دمای بالا مورد توجه قرار می‌دهند آورده شده است.

آلیاژهای نیکل

آلیاژهای نیکل یکی از مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ، اکسیداسیون و خوردگی هستند که برای محیط های شدید مناسب هستند. آنها استحکام مکانیکی عالی را ارائه می دهند و از ثبات سطح خوبی برخوردار هستند. آلیاژهای نیکل معمولاً در صنایع هوانوردی و هوافضا استفاده می شوند.

بهترین خریدار ضایعات انواع  آلیاژ نسوز :
قیمت روز ضایعات استنلس استیل

آلیاژهای استیل

آلیاژهای استنلس اسیتل در برابر خوردگی مقاومت می کنند. مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت نیز هستند و نگهداری آنها آسان است. این آلیاژها معمولاً از ترکیب استیل با کروم، نیکل و مولیبدن ساخته می شوند و به صورت ورق هایی با ضخامت های متفاوت تولید می شوند.

فولاد ضد زنگ ، مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود، از جمله:

• صنعت خودرو
• صنعت هوافضا
• صنعت سرامیک
• صنعت شیشه
• صنایع شیمیایی و پتروشیمی
• گیاهان سخت کننده
• کارخانه های سوزاندن
• دیگ بخار

فلزات نسوز با نقطه ذوب پایین

تیتانیوم

تیتانیوم بالاترین نسبت استحکام به وزن را در بین هر فلزی دارد. مقاومت بالای آن در برابر خوردگی، مقاومت در برابر خستگی ومقاوم ترین فلزات در برابر حرارت بالا، آن را به یک ماده ایده آل برای صنایع هوافضا، نظامی و دریایی تبدیل کرده است. تیتانیوم برای ارابه فرود، سیستم های هیدرولیک و ساخت کشتی های دریایی استفاده می شود.

کروم

مقاوم ترین فلزات در باربر حرارت ؛ کروم فلزی است که بیشتر در استنلس استیل و آلیاژهای تیتانیوم به عنوان عامل آلیاژی استفاده می شود. این فلز سخت و شکننده، کاربرد وسیع خود را به خصوص برای اهداف آبکاری مدیون مقاومت بالای آن در برابر خوردگی است که در نتیجه لایه نازک اکسید سطحی آن است.

کروم و مولیبدن (در زیر مورد بحث قرار گرفته است) اغلب برای استفاده در تعدادی از کاربردها و صنایع با فولاد آلیاژ می شوند. این آلیاژها معمولاً با نام هایی مانند کروم، کروآلیاژ، کروم آلیاژ، مولی یا CrMo با هم گروه بندی می شوند. کروم معمولاً در صنایع ساختمانی، انرژی و خودرو استفاده می شود.

فلزات خالص مقاوم در برابر حرارت بالا

نیوبیم (کلمبیوم)

مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ؛ نیوبیم که به کلمبیوم نیز معروف است، چگالی کمتری نسبت به سایر فلزات موجود در این لیست دارد. این یک فلز انعطاف پذیر است که عمدتاً در آلیاژهای فولادی استفاده می شود، زیرا به طور قابل توجهی خواص مقاوم در برابر حرارت فولاد را بهبود می بخشد. معمولاً برای کاربردهای گرما فشرده مانند توربین‌های هواپیما، راکتورهای هسته‌ای و موتورهای جت با تنگستن آلیاژ می‌شود (در زیر ذکر شده است). با این حال، بر اساس ماهیت سبک وزن و قابل اعتماد آن، بیشتر در کاربردهای پزشکی و جراحی استفاده می شود.

مولیبدن

مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ؛ مولیبدن یک فلز فراوان و مقرون به صرفه است که به دلیل استحکام و پایداری در کاربردهای با حرارت بالا شناخته شده است. نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر از تنگستن، اغلب با ترکیبات دیگر، معمولاً فولاد، آلیاژ می‌شود تا مقاومت در برابر خوردگی و استحکام را در دماهای بالا بهبود بخشد. مولیبدن بیشتر در صنایع نظامی و ماشین آلات تخصصی استفاده می شود.

تانتالیوم

مانند نیوبیم، تانتالیوم یک فلز نسوز مقاوم در برابر حرارت با مقاومت در برابر خوردگی عالی است. تانتالیوم که اغلب با فلزات دیگر آلیاژ می شود، برای ساخت سوپرآلیاژها استفاده می شود که موادی هستند که در محیط های شدید مانند کارخانه های فرآوری شیمیایی، موتورهای جت و راکتورهای هسته ای استفاده می شوند.مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ؛  خواص اکسیداسیون آن همچنین آن را به گزینه ای عالی برای بسیاری از کاربردهای الکترونیکی حساس به حرارت، از جمله خازن های الکترولیتی و مقاومت های پرقدرت تبدیل می کند.

تنگستن

تنگستن بالاترین نقطه ذوب را در بین تمام فلزات دارد و در دمای بیش از 1650 درجه سانتیگراد بالاترین استحکام کششی را دارد. سرعت انبساط حرارتی آن مشابه شیشه بوروسیلیکات و سیلیکون است. سختی و چگالی بالا آن را برای کاربردهای نظامی، نازل موشک و تیغه‌های توربین ایده‌آل می‌کند – و همچنین در تابش‌کننده‌های الکترون، سیم‌پیچ‌های بخاری، لوله‌های پرتو کاتدی و انواع کاربردهای گرمای بالا استفاده می‌شود.مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ، تنگستن همراه با بالاترین نقطه ذوب، کمترین ضریب انبساط حرارتی، کمترین فشار بخار و بالاترین مقاومت کششی را در بین تمام فلزات به صورت خالص دارد.

تنگستن به تنهایی ماده خوبی نیست زیرا از شیشه شکننده تر است، حتی با وجود نقطه ذوب بسیار بالا. برای استفاده از خواص ذاتی مقاوم در برابر حرارت، باید با مواد دیگر آلیاژ شود.

استفاده از فلزات مقاوم در برابر دمای بالا

مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت ؛ کاربردهای مختلفی در مهندسی و طراحی محصول برای این نوع فلزات وجود دارد.

در صنعت سیمان، کوره های استوانه ای گردان به مواد مقاوم در برابر دمای بالا نیاز دارند – و ساخت کوره های صنعتی به این مواد برای عملیات حرارتی سیم پیچ ها و سیم ها نیاز دارد. آنها همچنین برای سیستم های درخشش فولادی و سیستم های اگزوز در صنعت خودرو بسیار مهم هستند.

جمع بندی مقاوم ترین فلزات در برابر حرارت

• آلیاژ کاربید هافنیوم تانتالیوم (3990 ℃)
• گرافیت (3652 ℃)
• الماس (3550 ℃)
• تنگستن (3400 ℃)
• تیتانیوم بورید (3225 ℃)
• زیرکونیوم بورید (3245 ℃)
• رنیوم (3180 ℃)
• کاربید تیتانیوم (3100 ℃)