Карактеристике и примена материјала на бази молибдена

Постоји нераскидива веза између својстава материјала и њихове примене. За неке примене, одређена особина, као што је електрична проводљивост, је критична. За друге примене, одређени материјал је најбољи избор због његових добрих укупних својстава. Реч "оптимално" је важна у овом контексту јер значи да док други материјали могу имати предности у једној или две особине, одабрани материјал пружа најбоље за различите проблеме инжењерског дизајна са којима се суочава одређени материјал дела. свеобухватна решења. Понекад најбоље решење није један материјал, већ комбинација или композит више материјала, омогућавајући дизајнерима да прилагоде жељена својства како би одговорили на изазове које представља специфична апликација. Без обзира на то, решења која се на крају издвајају од конкуренције су она која су исплатива. То значи да су материјали као што је метални молибден веома скупи према уобичајеним стандардима инжењерских материјала, али морају показати значајне предности у поређењу са конкурентским материјалима.

Табела 1 сумира номиналне хемијске саставе материјала на бази молибдена продатих око 2012. Табела укључује легуре на бази молибдена и композите молибдена са другим материјалима. Легуре молибдена имају већу чврстоћу од чистог молибдена и могу одржати ову чврстоћу на вишим температурама од чистог молибдена. Делови легуре у табели су даље подељени на подтабелу „замена“, „стабилна карбида“ и подтабеле „ојачане дисперзијом“.

Табела 1

Замене легуре су најједноставнија класа легура. Међу њима, атоми легуре замењују атоме молибдена на тело-центрираној кубичној (БЦЦ) кристалној структури легуре (слика 1). Када атоми легуре замене атоме молибдена, то узрокује напрезање у кристалној решетки, што повећава снагу материјала.

Слика 1 приказује распоред атома молибдена на кристалној решетки представљеној јединичном ћелијом "центрираном на тело", са атомима смештеним на четири угла и у центру.

Слика 1

Реплицирање ове јединичне ћелије лицем у лице у тродимензионалном простору ће формирати комплетан кристал. Док легирање може повећати чврстоћу, примарни метод ојачања молибдена је ионако механичка деформација, обично стандардним ваљањем, ротационим ковањем или деформацијом која може повећати снагу молибдена до четири пута, у зависности од количине примењене деформације. За материјале за дубоку обраду као што су жичане шипке, могући су још већи фактори повећања. Жарење уклања ефекте машинске обраде и враћа јој снагу. Максимална радна температура алтернативних легура може бити нешто виша од оне код чистог молибдена. Међутим, да би значајно повећали чврстоћу на високим температурама, металурзи су користили друге методе легирања.

Легуре стабилизоване карбидом садрже мале реактивне честице металног карбида у матрици молибдена. Такође имају користи од мале количине алтернативног легирања које пружају реактивни метали који нису присутни у облику карбида, као и додатно очвршћавање од угљеника и елемената. Атоми кисеоника у некарбидним честицама. Ова комбинација одржава снагу молибдена на вишим температурама од чистог молибдена или једноставних легура за замену, јер фине честице приморавају да се процес опоравка одвија на вишим температурама. Процес производње је кључни фактор за успех ових легура. Процес мора да обезбеди да се активни метал и угљеник прво растворе у матрици молибдена, а затим преципитирају у потребној финој диспергованој фази у наредним процесима.

Легуре ојачане дисперзијом користе оксиде као другу фазу, или у случају допираних Ал/К/Си материјала, користе фазе диспергованих елемената које су нерастворљиве у матрици молибдена. У овом случају, врло мале и стабилне честице друге фазе морају бити присутне у материјалу на почетку процеса деформације. Сврха обраде је стварање посебног распореда ових честица који резултира изванредном високотемпературном чврстоћом и стабилношћу.

Композитни материјали се могу поделити у две категорије: ламинирани композитни материјали и композитни материјали у праху. Ламинати се праве каландрирањем композита који комбинују бакар или никл са молибденом у језгру. Прашкасти композити се производе мешањем/пресовањем/синтеровањем (понекад врућим изостатичким пресовањем). пресовање (ХИП, згушњавање) или инфилтрација течне фазе.

Табела 2 даје унакрсне референце на неке функције и апликације, указујући на важне функције сваке апликације. Овде су наведене само неке од функција или апликација. Производне карактеристике као што су обрадивост и могућност обликовања играју важну улогу у економској одлуци за производњу одређеног дела, али избор основних материјала је вођен захтевима апликације. Из табеле је очигледно да ниједна апликација није изграђена око само једне компоненте. На пример, хладњаци за енергетске полупроводнике морају имати одређени коефицијент топлотног ширења како би се смањио топлотни стрес током рада, али такође морају ефикасно да проводе топлоту и електричну енергију, јер њихов рад такође захтева да не само да пропуштају струју, већ и да одводе електричну енергију. . Полупроводничка топлота. Ако се уређај за напајање користи у авиону или свемирском броду, густина ће постати важнији фактор него да је део великог фиксног уређаја за контролу снаге мотора.

 Табела 2

Стога се мора узети у обзир „пакет“ својстава када се материјали ускладе са применама. Када се разуме скуп својстава потребних за одређену примену, може се изабрати одговарајућа легура или композит за ту примену. Када ниједан није лако доступан - Када су произведени материјали доступни, може се размотрити развој новог материјала са низом прилагођених својстава. Приликом доношења ове одлуке, неопходно је разумети конкурентске материјале и њихову цену, доступност и поузданост у поређењу са материјалима на бази молибдена.

Повезани производи