Uvod
Vatrostalni metali su grupa retkih metala koji imaju visoke tačke topljenja, visoku termičku stabilnost i izuzetnu otpornost na koroziju. Kao rezultat ovih svojstava, vatrostalni metali se koriste u širokom spektru industrija, uključujući svemirsku, nuklearnu i odbranu. Jedno od ključnih svojstava metala je njihova sposobnost da izdrže mehanička naprezanja, ali se često postavljaju pitanja u vezi krtosti vatrostalnih metala. U ovom članku ćemo se osvrnuti na svojstva vatrostalnih metala koja određuju njihovu lomljivost i procijeniti jesu li oni, u stvari, krti.
Šta su vatrostalni metali?
Vatrostalni metali su grupa metala koji imaju tačke topljenja iznad 1850 stepeni, izuzetnu otpornost na toplotu i habanje i odličnu otpornost na koroziju. Vatrostalni metali uključuju tantal (Ta), volfram (W), molibden (Mo), niobijum (Nb), renijum (Re) i osmijum (Os). Zbog svojih visokih tačaka topljenja i drugih poželjnih svojstava, vatrostalni metali se koriste u širokom spektru industrija, uključujući svemirsku, obrambenu i nuklearnu. Jedno od ključnih pitanja u vezi sa upotrebom vatrostalnih metala je da li su oni krti.
Šta je krhkost?
Krtost je svojstvo koje opisuje sklonost materijala da pukne ili lomi pod naprezanjem ili naprezanjem. Krhki materijal će se iznenada i bez upozorenja pokvariti kada je izložen naprezanju, dok će se duktilniji materijal deformirati prije nego što pokvari. Postoji nekoliko faktora koji mogu doprinijeti krtosti materijala, uključujući njegovu kristalnu strukturu, konzistentnost mikrostrukture i prisustvo defekata kao što su pukotine ili inkluzije.
Faktori koji utječu na lomljivost vatrostalnih metala
Kristalna struktura:
Vatrostalni metali generalno imaju kubičnu (bcc) kristalnu strukturu usredsređenu na telo, koja je inherentno manje duktilna od drugih kristalnih struktura, kao što su kubična (fcc) ili heksagonalno zbijena (hcp). Bcc kristalna struktura stvara ravan klizanja unutar strukture koja može potaknuti krhki lom kada je napregnut.
Mikrostruktura:
Mikrostruktura materijala također može utjecati na njegovu krtost. Vatrostalni metali se često proizvode tehnikama metalurgije praha, što može stvoriti nedosljednosti u mikrostrukturi materijala. Ova nedosljednost može dovesti do defekata kao što su pukotine ili inkluzije koje mogu potaknuti krhki lom.
nečistoće:
Nečistoće unutar metala također mogu doprinijeti njegovoj lomljivosti. Vatrostalni metali se često proizvode visokotemperaturnim tehnikama koje mogu unijeti nečistoće u materijal. Prisustvo nečistoća može stvoriti defekte koji potiču krhki lom.
Studije slučaja vatrostalnih metala
tantal:
Tantal se često koristi kao vatrostalni metal u primjenama na visokim temperaturama zbog njegove izuzetne otpornosti na toplinu i habanje. Tantal je također poznat po svojoj otpornosti na koroziju. Tantal se ne smatra krhkim metalom, a pokazalo se da ima dobru duktilnost pod određenim uslovima.
volfram:
Volfram je još jedan vatrostalni metal koji se često koristi u aplikacijama na visokim temperaturama. Volfram ima visoku tačku topljenja i odličnu termičku stabilnost. Volfram se smatra krhkim metalom, zbog svoje bcc kristalne strukture.
molibden:
Molibden se često koristi kao vatrostalni metal zbog svoje visoke tačke topljenja i odlične termičke stabilnosti. Molibden se ne smatra krhkim metalom, a pokazalo se da ima dobru duktilnost pod određenim uslovima.
niobijum:
Niobij se često koristi kao vatrostalni metal zbog svoje otpornosti na visoke temperature i odlične otpornosti na koroziju. Nije poznato da je niobijum krt metal, a pokazalo se da ima dobru duktilnost pod određenim uslovima.
renijum:
Renijum je rijedak vatrostalni metal koji ima otpornost na visoke temperature i odličnu duktilnost. Renijum se ne smatra krhkim metalom, a pokazalo se da ima dobru duktilnost čak i na visokim temperaturama.
osmijum:
Osmijum je rijedak vatrostalni metal koji ima najvišu tačku topljenja od svih poznatih elemenata. Pokazalo se da je osmijum relativno krt metal, zbog svoje bcc kristalne strukture.
Zaključak
Vatrostalni metali su grupa retkih metala koji imaju visoke tačke topljenja, visoku termičku stabilnost i izuzetnu otpornost na koroziju. Zbog svojih poželjnih svojstava, vatrostalni metali se koriste u širokom spektru industrija, uključujući svemirsku, obrambenu i nuklearnu. Pitanje da li su vatrostalni metali krti je složeno i zavisi od nekoliko faktora, uključujući kristalnu strukturu, mikrostrukturu i nečistoće. Dok se neki vatrostalni metali smatraju krtima, drugi imaju dobru duktilnost pod određenim uvjetima. Općenito, može se reći da vatrostalni metali nisu sami po sebi krti, ali njihova svojstva moraju biti pažljivo razmotrena kada se koriste u aplikacijama sa visokim naprezanjem.