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耐火金屬

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  耐火金屬
  廣義的耐火金屬[1]

耐火金屬（英語：Refractory metals），又稱難熔金屬、耐高溫金屬、高熔點金屬，是指特別耐熱不易熔化，並且具有耐磨性的金屬。此術語主要是用在材料科學、和冶金工程。這些元素在不同領域中的的定義方式有些不同。最常見的定義方式包括五個元素：兩個第五週期元素（鈮、鉬）和三個第六週期元素（鉭、鎢、錸）。這些元素有一些共同性質，包括熔點超過2000 °C以上，在室溫下具很高的硬度。由於其化學惰性，不易與其他元素反應，而其密度也相對較高。耐火金屬因為高熔點，是粉末冶金方法製造的首選。耐火金屬的一些應用包括金屬工具，高溫工作、絲纖維、鑄造模具，或在腐蝕性環境中的化學反應器。部分是由於熔點高，難熔金屬在很高溫下，也不會有蠕變變形的情形。

定義

在大多數定義下，只有具有極高熔點的金屬元素才會列入耐火金屬。根據一項定義，熔點超過4000°F（2200 °C）是必須條件。[2]因此，在這個定義下，鈮、鉬、鉭、鎢和錸是耐火金屬。[3]在更廣泛的定義下，所有熔點超過2123 K（1850 °C）的金屬都是耐火金屬，這樣額外多了九個元素：鈦、釩、鉻、鋯、鉿、釕、銠、鋨和銥。至於鎝和極度不穩定的超重元素（上圖中位於鐒之後的元素，如鑪、𨧀、𨭎、𨨏等無法在自然界發現）儘管符合耐火金屬的定義範疇，但因其具有放射性，所以從來都不被認為是耐火金屬，其中鎝的熔點已經確認為2430K（2157°C），而鑪的預測熔點為2400K（2100°C）。[4]

性質

耐火金屬主要性質的比較
名稱 鈮 鉬 鉭 鎢 錸
溶點 2750 K (2477 °C) 2896 K (2623 °C) 3290 K (3017 °C) 3695 K (3422 °C) 3459 K (3186 °C)
沸點 5017 K (4744 °C) 4912 K (4639 °C) 5731 K (5458 °C) 5828 K (5555 °C) 5869 K (5596 °C)
密度 8.57 g·cm−3 10.28 g·cm−3 16.69 g·cm−3 19.25 g·cm−3 21.02 g·cm−3
楊氏模量 105 GPa 329 GPa 186 GPa 411 GPa 463 GPa
維氏硬度 1320 MPa 1530 MPa 873 MPa 3430 MPa 2450 MPa

相關條目

參考資料

  1. Levitin, Valim. High Temperature Strain of Metals and Alloys: Physical Fundamentals. WILEY-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-31338-9. 
  2. Brunner, T. Chemical and structural analyses of aerosol and fly-ash particles from fixed-bed biomass combustion plants by electron microscopy. 1st World Conference on Biomass for Energy and Industry: proceedings of the conference held in Sevilla, Spain, 5–9 June 2000 (London: James & James Ltd). 2000. ISBN 1-902916-15-8. 
  3. Spink, Donald. Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, and Titanium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 97–104. doi:10.1021/ie50614a019. 
  4. Hayes, Earl. Chromium and Vanadium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 105–107. doi:10.1021/ie50614a020. 
  1. ^ International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Elsevier. [2010-02-07]. （原始內容存檔於2012-06-28）. 
  2. ^ Bauccio, Michael; American Society for Metals. Refractory metals. ASM metals reference book. ASM International. 1993: 120–122. ISBN 19939780871704788 請檢查|isbn=值 (幫助). 
  3. ^ Metals, Behavior Of; Wilson, J. W. General Behaviour of Refractory Metals. Behavior and Properties of Refractory Metals. 1965-06-01: 1–28. ISBN 9780804701624. 
  4. ^ Davis, Joseph R. Alloying: understanding the basics. 2001: 308–333 [2018-08-29]. ISBN 978-0-87170-744-4. （原始內容存檔於2021-06-10）. 


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