Uvod
Ognjevarne kovine so skupina redkih kovin, ki imajo visoka tališča, visoko termično stabilnost in izjemno odpornost proti koroziji. Zaradi teh lastnosti se ognjevzdržne kovine uporabljajo v številnih panogah, vključno z vesoljsko, jedrsko in obrambno. Ena od ključnih lastnosti kovin je njihova sposobnost, da prenesejo mehanske obremenitve, vendar se pogosto pojavljajo vprašanja o krhkosti ognjevarnih kovin. V tem članku si bomo ogledali lastnosti ognjevzdržnih kovin, ki določajo njihovo krhkost in ocenili, ali so res krhke.
Kaj so ognjevzdržne kovine?
Ognjevarne kovine so skupina kovin, ki imajo tališče nad 1850 stopinj, izjemno odpornost proti vročini in obrabi ter odlično odpornost proti koroziji. Ognjevzdržne kovine vključujejo tantal (Ta), volfram (W), molibden (Mo), niobij (Nb), renij (Re) in osmij (Os). Zaradi visokih tališč in drugih zaželenih lastnosti se ognjevzdržne kovine uporabljajo v številnih panogah, vključno z letalsko, obrambno in jedrsko industrijo. Eno ključnih vprašanj v zvezi z uporabo ognjevzdržnih kovin je, ali so krhke.
Kaj je krhkost?
Krhkost je lastnost, ki opisuje nagnjenost materiala k pokanju ali zlomu pod napetostjo ali deformacijo. Krhki material bo porušil nenadoma in brez opozorila, ko bo izpostavljen obremenitvi, medtem ko se bo bolj duktilen material deformiral, preden poruši. Obstaja več dejavnikov, ki lahko prispevajo k krhkosti materiala, vključno z njegovo kristalno strukturo, doslednostjo njegove mikrostrukture in prisotnostjo napak, kot so razpoke ali vključki.
Dejavniki, ki vplivajo na krhkost ognjevzdržnih kovin
Kristalna struktura:
Ognjevzdržne kovine imajo na splošno kubično (bcc) kristalno strukturo s središčem telesa, ki je sama po sebi manj duktilna kot druge kristalne strukture, kot so kubične s središčem na obrazu (fcc) ali heksagonalno tesno zapakirane (hcp). Bcc kristalna struktura ustvarja zdrsno ravnino znotraj strukture, ki lahko spodbuja krhek lom pod obremenitvijo.
Mikrostruktura:
Tudi mikrostruktura materiala lahko vpliva na njegovo krhkost. Ognjevzdržne kovine se pogosto proizvajajo s tehnikami praškaste metalurgije, ki lahko povzročijo nedoslednosti v mikrostrukturi materiala. Ta nedoslednost lahko povzroči napake, kot so razpoke ali vključki, ki lahko spodbujajo krhek lom.
Nečistoče:
Nečistoče v kovini lahko prispevajo tudi k njeni krhkosti. Ognjevarne kovine se pogosto proizvajajo z visokotemperaturnimi tehnikami, ki lahko v material vnesejo nečistoče. Prisotnost nečistoč lahko povzroči napake, ki spodbujajo krhek lom.
Študije primerov ognjevzdržnih kovin
tantal:
Tantal se pogosto uporablja kot ognjevzdržna kovina pri visokotemperaturnih aplikacijah zaradi svoje izjemne odpornosti na vročino in obrabo. Tantal je znan tudi po svoji odpornosti proti koroziji. Tantal ne velja za krhko kovino in dokazano je, da ima pod določenimi pogoji dobro duktilnost.
volfram:
Volfram je še ena ognjevarna kovina, ki se pogosto uporablja pri visokotemperaturnih aplikacijah. Volfram ima visoko tališče in odlično toplotno stabilnost. Volfram velja za krhko kovino zaradi svoje bcc kristalne strukture.
molibden:
Molibden se pogosto uporablja kot ognjevzdržna kovina zaradi visokega tališča in odlične toplotne stabilnosti. Molibden ne velja za krhko kovino in dokazano je, da ima pod določenimi pogoji dobro duktilnost.
Niobij:
Niobij se pogosto uporablja kot ognjevzdržna kovina zaradi svoje odpornosti na visoke temperature in odlične odpornosti proti koroziji. Za niobij ni znano, da je krhka kovina, in dokazano je, da ima pod določenimi pogoji dobro duktilnost.
Renij:
Renij je redka ognjevarna kovina, ki ima odpornost na visoke temperature in odlično duktilnost. Renij ne velja za krhko kovino in dokazano je, da ima dobro duktilnost tudi pri visokih temperaturah.
osmij:
Osmij je redka ognjevarna kovina, ki ima najvišje tališče od vseh znanih elementov. Izkazalo se je, da je osmij relativno krhka kovina zaradi svoje bcc kristalne strukture.
Zaključek
Ognjevarne kovine so skupina redkih kovin, ki imajo visoka tališča, visoko termično stabilnost in izjemno odpornost proti koroziji. Zaradi svojih zaželenih lastnosti se ognjevzdržne kovine uporabljajo v številnih panogah, vključno z vesoljsko, obrambno in jedrsko industrijo. Vprašanje, ali so ognjevarne kovine krhke, je kompleksno in je odvisno od več dejavnikov, vključno s kristalno strukturo, mikrostrukturo in nečistočami. Medtem ko nekatere ognjevzdržne kovine veljajo za krhke, imajo druge pod določenimi pogoji dobro duktilnost. Na splošno lahko rečemo, da ognjevzdržne kovine same po sebi niso krhke, vendar je treba njihove lastnosti skrbno upoštevati pri uporabi v aplikacijah z visoko obremenitvijo.