Značilnosti in uporaba materialov na osnovi molibdena

Med lastnostmi materialov in njihovo uporabo obstaja neločljiva povezava. Za nekatere aplikacije je določena lastnost, kot je električna prevodnost, kritična. Za druge aplikacije je določen material najboljša izbira zaradi dobrih splošnih lastnosti. Beseda "optimalen" je v tem kontekstu pomembna, ker pomeni, da medtem ko imajo drugi materiali lahko prednosti v eni ali dveh lastnostih, izbrani material zagotavlja najboljše za različne težave inženirskega načrtovanja, s katerimi se sooča določen material dela. celovite rešitve. Včasih najboljša rešitev ni en sam material, temveč kombinacija ali kombinacija več materialov, kar oblikovalcem omogoča, da prilagodijo želene lastnosti za izpolnjevanje izzivov, ki jih predstavlja določena aplikacija. Ne glede na to so rešitve, ki na koncu izstopajo od konkurence, tiste, ki so stroškovno učinkovite. To pomeni, da so materiali, kot je kovina molibden, zelo dragi v skladu s splošnimi standardi inženirskih materialov, vendar morajo dokazati pomembne prednosti v primerjavi s konkurenčnimi materiali.

Tabela 1 povzema nazivne kemične sestave materialov na osnovi molibdena, prodanih okoli leta 2012. Tabela vključuje zlitine na osnovi molibdena in kompozite molibdena z drugimi materiali. Molibdenove zlitine imajo večjo trdnost kot čisti molibden in lahko ohranijo to trdnost pri višjih temperaturah kot čisti molibden. Deli iz zlitin v tabeli so nadalje razdeljeni v podtabele "nadomestni", "stabilni na karbid" in "disperzijsko ojačani".

Tabela 1

Nadomestne zlitine so najpreprostejši razred zlitin. Med njimi atomi zlitine nadomestijo atome molibdena na kubični (BCC) kristalni strukturi zlitine (slika 1). Ko atomi zlitine nadomestijo atome molibdena, to povzroči napetost v kristalni mreži, kar poveča trdnost materiala.

Slika 1 prikazuje razporeditev atomov molibdena na kristalni mreži, ki jo predstavlja enotska celica, osredotočena na telo, z atomi, ki se nahajajo na štirih vogalih in v središču.

Slika 1

Posnemanje te enote celice iz oči v oči v tridimenzionalnem prostoru bo oblikovalo popoln kristal. Medtem ko lahko legiranje poveča trdnost, je primarna metoda utrjevanja molibdena vseeno mehanska deformacija, običajno s standardnim valjanjem, rotacijskim kovanjem ali deformacijo, ki lahko poveča trdnost molibdena do štirikrat, odvisno od količine uporabljene deformacije. Za materiale za globoko obdelavo, kot so žične palice, so možni še višji faktorji povečanja. Žarjenje odstrani posledice strojne obdelave in ji povrne trdnost. Najvišja delovna temperatura alternativnih zlitin je lahko nekoliko višja od temperature čistega molibdena. Da bi znatno povečali trdnost pri visokih temperaturah, so metalurgi zasledovali druge metode legiranja.

Zlitine, stabilizirane s karbidom, vsebujejo majhne reaktivne delce kovinskega karbida v molibdenovi matrici. Prav tako imajo koristi od majhne količine alternativnih zlitin, ki jih zagotavljajo reaktivne kovine, ki niso prisotne v obliki karbidov, kot tudi dodatno intersticijsko utrjevanje iz ogljika in elementov. Atomi kisika v nekarbidnih delcih. Ta kombinacija ohranja trdnost molibdena pri višjih temperaturah kot čisti molibden ali enostavne nadomestne zlitine, ker fini delci silijo proces obnavljanja pri višjih temperaturah. Proizvodni proces je ključni dejavnik pri uspehu teh zlitin. Postopek mora zagotoviti, da se aktivna kovina in ogljik najprej raztopita v matrici molibdena in nato oborita v zahtevani fino dispergirani fazi v nadaljnjih postopkih.

Disperzijsko utrjene zlitine uporabljajo okside kot drugo fazo ali v primeru dopiranih materialov Al/K/Si uporabljajo faze dispergiranih elementov, ki so netopne v molibdenovi matrici. V tem primeru morajo biti v materialu na začetku deformacijskega procesa prisotni zelo majhni in stabilni delci druge faze. Namen obdelave je ustvariti posebno razporeditev teh delcev, ki ima za posledico izjemno visokotemperaturno trdnost in stabilnost.

Kompozitne materiale lahko razdelimo v dve kategoriji: laminirane kompozitne materiale in praškaste kompozitne materiale. Laminati so izdelani s kalandriranjem kompozitov, ki v jedru združujejo baker ali nikelj z molibdenom. Praškasti kompoziti se proizvajajo z mešanjem/stiskanjem/sintranjem (včasih z vročim izostatičnim stiskanjem). stiskanje (HIP, zgoščevanje) ali infiltracija tekoče faze.

Tabela 2 prikazuje navzkrižno sklicevanje na nekatere funkcije in aplikacije, pri čemer so prikazane pomembne funkcije vsake aplikacije. Tukaj so navedene samo nekatere funkcije ali aplikacije. Proizvodne lastnosti, kot sta sposobnost obdelave in oblikovanja, igrajo pomembno vlogo pri ekonomski odločitvi za izdelavo določenega dela, vendar izbiro osnovnih materialov vodijo zahteve aplikacije. Iz tabele je očitno, da nobena aplikacija ni zgrajena samo okoli ene komponente. Na primer, hladilni odvodi za močnostne polprevodnike morajo imeti določen koeficient toplotnega raztezanja, da zmanjšajo toplotno obremenitev med delovanjem, vendar morajo tudi učinkovito prevajati toploto in elektriko, ker njihovo delo zahteva tudi, da ne prepuščajo le toka, ampak tudi odvajajo elektriko . Polprevodniška toplota. Če se napajalna naprava uporablja v letalu ali vesoljskem plovilu, bo gostota postala pomembnejši dejavnik, kot če bi bila del velike naprave za nadzor moči fiksnega motorja.

 Tabela 2

Zato je treba pri povezovanju materialov z aplikacijami upoštevati "paket" lastnosti. Ko je nabor lastnosti, potrebnih za določeno uporabo, razumljen, je mogoče izbrati ustrezno zlitino ali kompozit za to aplikacijo. Kadar noben ni na voljo – Ko so na voljo proizvedeni materiali, je mogoče razmisliti o razvoju novega materiala z vrsto prilagojenih lastnosti. Pri tej odločitvi je treba razumeti konkurenčne materiale ter njihovo ceno, razpoložljivost in zanesljivost v primerjavi z materiali na osnovi molibdena.

Podobni izdelki