Тугоплавкие металлы — список и область применения

Список и характеристики тугоплавких металлов

Огнеупорность характеризуется повышенным значением температуры перехода из твердого состояния в жидкое. Металлы, плавка которых ведется при 1875 ºС и выше, относятся к группе тугоплавких металлов. Для повышения температуры плавления к ним относятся следующие виды:

• Ванадий
• Хром
• Родий
• Гафний
• Рутений
• Вольфрам
• Иридий
• Тантал
• Молибден
• Осмий
• Рений
• Ниобий.

Только вольфрам, молибден, ванадий и хром удовлетворяют современному производству по количеству месторождений и уровню добычи. Рутений, иридий, родий и осмий довольно редко встречаются в природе. Их годовой объем производства не превышает 1,6 тонны.

Жаропрочные металлы имеют следующие основные недостатки:

• повышенный холод. Особенно это выражено в вольфраме, молибдене и хроме. Температура перехода металла из пластичного состояния в хрупкое несколько выше 100 ºС, что создает неудобства при обработке давлением.
• Неустойчивость к окислению. Из-за этого при температурах выше 1000 ºС тугоплавкие металлы применяют только с предварительным нанесением на поверхность гальванических покрытий. Хром наиболее устойчив к процессам окисления, но как тугоплавкий металл имеет самую низкую температуру плавления.

К наиболее перспективным тугоплавким металлам относятся ниобий и молибден. Это связано с их распространенностью в природе, а следовательно, с их низкой стоимостью по сравнению с другими элементами этой группы.

Кроме того, ниобий зарекомендовал себя как металл с относительно низкой плотностью, улучшенной технологичностью и достаточно высокой тугоплавкостью. Молибден прежде всего ценен своей удельной прочностью и термостойкостью.

Самый тугоплавкий металл в природе — вольфрам. Его механические характеристики не снижаются при температуре окружающей среды выше 1800 ºC. Но упомянутые выше недостатки плюс повышенная плотность ограничивают масштабы производства. В чистом виде он используется все реже. Но значение вольфрама как компонента сплава возрастает.

Общие свойства жаропрочных материалов

Относительное сходство физико-химических свойств этих элементов обусловлено общим атомным строением и тем, что они оказываются переходными металлами. Наоборот, различия в свойствах связаны с их принадлежностью к широкому кругу групп периодической таблицы: IV — VII.

Основным общим свойством огнеупоров являются прочные межатомные связи. Их разрушение требует больших затрат энергии, что приводит к температуре плавления в тысячи градусов по Цельсию. Кроме того, на это свойство влияют высокие значения таких параметров тугоплавких металлов, как: твердость, механическая прочность, электрическое сопротивление.

Следующим свойством, объединяющим эти элементы, является высокая химическая активность. Это связано с общей склонностью тугоплавких металлов к образованию химических связей через свободную р- и частично заполненную d-орбиталь, отдающую электроны с внешних s- и d-уровней, что затрудняет получение чистых тугоплавких металлов и разделяет технологические производство в несколько этапов.

Структура термостойких элементов также идентична, все они характеризуются объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой. Эта структура характеризуется «хрупкостью». Исключение составляет рений, имеющий шестиугольную ячейку. Переход в хрупкое состояние у каждого металла происходит при определенной температуре, регулирование которой достигается легированием.

Каждый тугоплавкий металл по определению является жаростойким, но не все термостойкие. Большинство тугоплавких металлов устойчивы к окислению и агрессивным средам: кислотам, щелочам; при нормальных условиях. Но при повышении температуры до 400 0С их активность аномально возрастает. Это требует создания определенных условий эксплуатации. Поэтому изделия из тугоплавких металлов при повышенных температурах эксплуатации часто помещают в атмосферу инертных газов или достигают степени очистки воздуха до вакуумных условий.

Физико-механические свойства

Металлы с высокой температурой плавления (тугоплавкие) относятся к переходным элементам. По таблице Менделеева их существует 2 разновидности:

• Подгруппа 5А – тантал, ванадий и ниобий.
• Подгруппа 6А – вольфрам, хром и молибден.

Наименьшую плотность имеет ванадий — 6100 кг/м3, наибольшую плотность имеет вольфрам — 19300 кг/м3. Удельный вес других металлов находится в пределах этих значений. Эти металлы характеризуются низким коэффициентом линейного расширения, пониженной эластичностью и теплопроводностью.

Эти металлы являются плохими проводниками электричества, но обладают свойством сверхпроводимости. Температура сверхпроводящего режима составляет 0,05-9 К в зависимости от типа металла.

Абсолютно все тугоплавкие металлы отличаются повышенной пластичностью в комнатных условиях. Вольфрам и молибден также выделяются среди других металлов более высокой жаростойкостью.

Коррозионная стойкость

Жаропрочные металлы отличаются высокой стойкостью к большинству видов агрессивных сред. Коррозионная стойкость элементов подгруппы 5А увеличивается от ванадия к танталу. Например, при 25 ºC ванадий растворяется в воде, а ниобий совершенно инертен по отношению к этой кислоте.

Тантал, ванадий и ниобий устойчивы к расплавленным щелочным металлам. При условии, что в составе нет кислорода, что значительно увеличивает интенсивность химической реакции.

Молибден, хром и вольфрам обладают высокой устойчивостью к коррозии. Так азотная кислота, активно растворяющая ванадий, на молибден оказывает гораздо меньшее влияние. При температуре 20 ºC эта реакция обычно полностью прекращается.

Все тугоплавкие металлы охотно вступают в химическую связь с газами. Поглощение водорода из окружающей среды ниобием осуществляется при 250 ºC. Тантал при 500 ºC. Единственный способ остановить эти процессы – провести вакуумный отжиг при 1000 ºC. Стоит отметить, что вольфрам, хром и молибден гораздо менее склонны к взаимодействию с газами.

Как упоминалось ранее, только хром устойчив к окислению. Это свойство обусловлено его способностью образовывать на поверхности твердую пленку оксида хрома. Растворение кислорода с помощью хрома происходит только при 700 С. Для других тугоплавких металлов процессы окисления начинаются прибл. 550 ºС.

Хладноломкость

Распространению применения жаропрочных металлов в производстве препятствует обладание ими повышенной склонностью к хладноломкости. Это означает, что при снижении температуры ниже определенного уровня происходит резкое повышение хрупкости металла. Для ванадия эта температура составляет -195 ºС, для ниобия -120 ºС и для вольфрама +330 ºС.

Наличие хладноломкости у жаропрочных металлов обусловлено содержанием в их составе примесей. Молибден высокой чистоты (99,995 %) сохраняет улучшенные пластические свойства вплоть до температуры жидкого азота. Но введение всего 0,1% кислорода сдвигает точку хладностойкости до -20°С.

Аустенитно-ферритные и аустенитные стальные сплавы

Основные характеристики аустенитных сталей заключаются в том, что их внутренняя структура формируется за счет никеля в составе, а жаростойкость связана с хромом.

В сплавах этой категории, отличающихся низким содержанием углерода, иногда присутствуют легирующие элементы титана и ниобия. Сталь, внутренняя структура которой аустенитная, относится к категории нержавеющих сталей и при длительном воздействии высоких температур (до 1000°С) хорошо противостоит образованию накипи.

В настоящее время наиболее распространенными аустенитными сталями являются дисперсионно-твердеющие сплавы. Для улучшения качественных характеристик добавляют карбидные или интерметаллические отвердители.

Наиболее популярные марки, основу внутренней структуры которых составляет аустенит:

• Дисперсионное твердение Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М, 0Х14Н28В3Т3ЮР.
• Однородные 1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х25Н20С2.

Сплавы стали на основе смеси аустенита и феррита отличаются очень высокой жаростойкостью, которая по своим характеристикам превосходит даже высокохромистые материалы. Свойства жаростойкости также достигаются за счет высокой стабильности внутренней структуры стали этой категории. Изделия из них успешно эксплуатируются даже при температурах до 1150°С.

Жаропрочные стали с аустенитно-мартенситной структурой отличаются повышенной хрупкостью, поэтому их нельзя применять для изготовления изделий, эксплуатируемых под большой нагрузкой.

Из жаропрочной стали данной категории изготавливают изделия следующего назначения:

• Трубы жаростойкие, печные конвейеры, емкости науглероживания (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).
• Пирометрические трубки (Х23Н13).

Поставщик

Интересуетесь добычей полезных ископаемых и общей информацией о редких и тугоплавких металлах? Добыча и общая информация о редких и тугоплавких металлах на сайте поставщика «Ауремо» представлена ​​наиболее полно. Поставщик «Ауремо» предлагает сплавы редких и тугоплавких металлов на выгодных условиях. Большой выбор на складе. Лучшая цена от поставщика. Для оптовых покупателей — цена льготная. Купить тугоплавкие металлы оптом или в рассрочку.

Купить, выгодная цена

Поставщик «Ауремо» является признанным экспертом на рынке металлоконструкций. Благодаря представительствам в Восточной Европе у нас есть возможность оперативно взаимодействовать с торговыми партнерами. Опыт позволит купить любой металл. В серию входят жаропрочные сплавы, легированная сталь, конструкционные сплавы. У нас легко купить тугоплавкие сплавы по льготной цене. — надежный поставщик металлопроката приглашает всех к сотрудничеству. У нас лучшее соотношение цены и качества. Оптовым покупателям — льготная цена. Вся продукция сертифицирована. Курьерская служба доставит заказ в кратчайшие сроки. Лучшая цена от поставщика.

Получение сплавов с вольфрамом

Вольфрам, самый тугоплавкий металл в мире, часто используется для создания сплавов с другими элементами для улучшения свойств материалов. Сплавы, содержащие вольфрам, обычно получают по технологии порошковой металлургии, так как в обычном способе все металлы при температуре плавления переходят в летучие жидкости или газы. Процесс сплавления происходит в вакууме или атмосфере аргона, чтобы избежать окисления.

Смесь металлического порошка прессуют, спекают и расплавляют. В некоторых случаях прессованию и спеканию подвергают только порошок вольфрама, а затем пористую заготовку пропитывают расплавом другого металла. Таким способом получают сплавы вольфрама с серебром и медью. Даже небольшие добавки самого тугоплавкого металла повышают жаростойкость, твердость и стойкость к окислению в сплавах с молибденом, танталом, хромом и ниобием. Пропорции в этом случае могут быть абсолютно любыми, в зависимости от потребностей отрасли. Более сложные сплавы в зависимости от соотношения компонентов к железу, кобальту и никелю обладают следующими свойствами:

• не вянуть на воздухе;
• имеет хорошую химическую стойкость;
• обладает отличными механическими свойствами: твердостью и износостойкостью.

Довольно сложные соединения образуются из вольфрама с бериллием, титаном и алюминием. Они характеризуются стойкостью к окислению при высоких температурах, а также термостойкостью.

Технологии производства

Высокие температуры плавления предопределяют порошковую металлургию как важнейший способ получения конечных продуктов.

Обычно вопрос о том, какие металлы являются тугоплавкими, решается тем, к какой из трех категорий они относятся:

• Твердые сплавы;
• Материалы, армированные оксидной или карбидной дисперсией;
• Материалы с легирующими свойствами.

Таким образом, все изделия на основе вольфрама и большинство изделий из молибдена обрабатываются методом порошковой металлургии, так как из-за их высокой температуры плавления их нельзя производить напылением. Таким образом, процессы химического восстановления и электролиз являются единственными практическими методами.

Порошки, полученные электролитическим путем из водных электролитов или в расплавленном состоянии, отличаются высокой чистотой и активностью при спекании. Однако они имеют следующие недостатки:

• Очистка необходима для удаления остаточных примесей из электролита;
• Этот процесс часто является дорогостоящим и потребляет много энергии из-за низкой энергоэффективности;
• Процесс ограничен производством чистого металлического порошка, так как этим методом нельзя получить порошок сплава.

Восстановителями, используемыми в большинстве процессов, являются углерод и водород либо в их элементарной форме, либо в виде газообразных соединений или смесей (углеводороды, крекинг-аммиак или монооксид углерода).

Совсем недавно для получения молибдена и его сплавов использовали вакуумное литье, но в современном производстве до сих пор используется порошковая металлургия. Эффективность переработки металлического порошка зависит от:

• Требуемая энергия активации;
• Химический состав и степень дисперсности металлического порошка;
• Расходы восстановительного газа — водорода.

Порошковая металлургия — единственный способ получения сплавов, компонентами которых являются тугоплавкие металлы, в том числе на уровне нанопорошков. Среди различных методов, исследованных для производства тугоплавких наносплавов, есть традиционный маршрут реакции газ-твердое тело, реализация которого позволяет производить наноструктурированные порошки в значительных количествах и с широкими возможностями обеспечения качества.

Важно подчеркнуть, что технологии высокотемпературной порошковой металлургии позволяют изготавливать материалы по индивидуальному заказу. Выбрав правильный исходный материал, вы сможете правильно контролировать состав конечного продукта.

Третий способ — использование 3D-печати. Это быстроразвивающаяся технология, идеально подходящая для производства легких, высокостабильных деталей из вольфрама, молибдена, ниобия, тантала и их сплавов со сложной геометрической структурой.

Нанопорошки тугоплавких металлов получают следующими способами:

1. Селективное лазерное спекание.
2. Селективное лазерное плавление.
3. Электронно-лучевое плавление.
4. Прямой депозит.
5. Быстрое прототипирование.

Основными преимуществами металлического порошка газового распыления являются идеальная сферическая форма, отличная воспроизводимость, низкое содержание оксидов.

Самый тугоплавкий металл: 5 элементов группы + добыча/применение материалов

 

Тугоплавкие металлы трудно поддаются обработке, но как компонент сплавов они незаменимы. В 21 веке сложно представить металлургическую промышленность или любой другой отраслевой сегмент, где можно было бы обойти стороной титан или другие химические элементы рассматриваемой группы.

10 самых твердых металлов в мире

1) Получение и применение тугоплавких металлов

Основной проблемой при извлечении тугоплавких металлов является их химическая активность, препятствующая сохранению элемента в чистом виде. Продукт производства – металлический порошок, извлекаемый на специальной установке.

В 2020 году до сих пор нет высокотехнологичного способа извлечения тугоплавких металлов в чистом виде. Химические варианты имеют существенные недостатки, которые отражаются на производительности производства и качестве конечного продукта. Таблица ниже расскажет о способах извлечения тугоплавких металлов.

Рециркуляция через триоксид водорода	Многоступенчатая технология производства металлического порошка, реализуемая в многотрубных печах с постоянным поддержанием температуры на уровне 800-1000 градусов Цельсия. Экстракционный метод получил наибольшее распространение среди таких тугоплавких металлов, как молибден и вольфрам.	★★★★★
Восстановление перренатом водорода.	Алгоритм используется в промышленном производстве рения. Температурный режим находится в пределах 480-520 градусов. На заключительном этапе производства из стального порошка вымывается щелочь. Для этого используется соляная кислота (раствор) + теплая вода.	★★★
Через соли металлов	Экстракционная схема используется при извлечении тугоплавкого металла молибдена. За основу взята соль аммония элемента + его порошок. Второй добавляют на уровне 6-16% от массы всей смеси. Полученную композицию подвергают термообработке при температуре 550-900 градусов Цельсия в инертной атмосфере. Кроме того, молибден восстанавливается в среде водорода при температурном режиме 820-980 градусов.	★★★★

Полученный порошок перерабатывается в проволоку, арматуру, жесть или фольгу путем прессования в специализированных плавильных печах. Наряду с нагревательным элементом в конструкциях присутствуют напорные компоненты, которые за счет высокой температуры способны деформировать материал как угодно. И все это из-за уязвимости некоторых представителей тугоплавких металлов к сочетанному воздействию температуры и воздуха.

В рамках нашего государства одним из крупнейших производителей порошков тугоплавких металлов является Унечинский металлургический завод. Компания относительно молода, но объемы производства неуклонно растут с каждым кварталом. Основная специализация — чистый вольфрам + его карбиды.

Области применения тугоплавких металлов:

• как добавка в легированную сталь;
• в электротехнике — электроды, нити накала и прочая мелочевка, где нужна теплостойкость;
• автомобильная промышленность. При производстве редукторов, валов, коробок передач и других мелких изделий с повышенной прочностью;
• как элементы двигателей в авиационных системах необходимы сплавы тяжелых металлов;
• сопла ракет и реактивные двигатели постоянно подвергаются значительным термическим нагрузкам, что делает крайне важным изготовление заданных деталей из жаропрочных материалов;
• военная сфера Российской Федерации и всего мира использует тугоплавкие металлы как основу для разработки сплавов, служащих элементами брони, снарядов, патронов и другой военной техники/снаряжения;
• фильтры, красители и покрытия для огнезащитной одежды – эти и другие мелочи являются частью химической промышленности.

Тугоплавкие металлы и атомная энергетика не остались в стороне. Трубы в ядерных реакторах, корпуса атомных электростанций и другие элементы в пунктах выработки электроэнергии, в которых используются жаропрочные материалы, становятся во много раз более безопасными в повседневном использовании человеком.

2) ТОП-5 таблицы Менделеева из числа самых тугоплавких металлов

 

В этом разделе будет рассмотрена основная группа тугоплавких металлов, состоящая из 5 химических элементов. Расширенная версия +9 веществ — спорный вопрос, потому что пиковая температура плавления здесь ниже 2200 градусов Цельсия, что накладывает существенные ограничения на материалы для промышленного применения.

А) Рений (Re)

Распространенность	★★ (2,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★★ 3.0
Цена	★★ (2,0 из 5,0)
Заявление	★★★(3,0 из 5,0)

Тугоплавкий металл, помещенный в периодической таблице на 75 позицию. Занимает второе место по тугоплавкости в мире. Если рассматривать вещество в стандартных условиях, то мы увидим плотную структуру и серебристый цвет с беловатым блеском. Происхождение самого названия происходит из Германии, а именно реки, где впервые было обнаружено вещество – Рейна.

Обратите внимание: Менделеев заранее предсказал появление рения в таблице. Тогда он назвал его «тримарган». Вывод исследователя основывался на аналогии свойств таблицы Менделеева.

Официальное открытие рения состоялось в 1925 г., что сделало металл одним из самых молодых не только в пределах огнеупоров, но и в масштабах всей системы. Автором открытия стал немецкий химик Нодлак. Первый образец чистого химиката был выделен только в 1928 году, и тогда на грамм приходилось использовать 650+ килограммов молибденита.

Один из самых твердых материалов на земле (4 место). Плотность ткани 21 грамм на кубический сантиметр.	Высокая устойчивость к компонентам воздуха при нормальных для материала условиях хранения/эксплуатации.
Температура плавления составляет более 3200, а температура кипения — более 5600 градусов по Цельсию.	Умеренное окисление при температуре выше 300 градусов и сильное окисление при температуре выше 600 градусов.
В чистом виде порошок рения обладает пластичностью, но после обработки показатели прочности резко возрастают. Причина в высоком модуле упругости материала. Рений способен многократно выдерживать цикл нагрева-охлаждения без потери прочности конструкции.	Устойчив к реакциям с азотными и водородными реагентами. Порошковая форма рения адсорбируется водородом.
Удельное сопротивление металла выше, чем у его конкурентов по тугоплавкой группе.	При нагревании вещества возможны реакции с кислотами на основе хлора и брома, но отношение к серной кислоте, соляной кислоте инертное.

Рений считается одним из самых редких металлов (и веществ) на нашей планете. Стоимость 1 килограмма чистого вещества начинается от 1300 долларов и заканчивается 12000 долларов. Ценник увеличивается по мере увеличения чистоты порошка. Основные точки производства и добычи – Чили, США и Россия. Общий запас рения на 2020 год составляет 13 000 тонн, что позволит обеспечить спрос на металл еще на 150-200 лет.

Использование рения:

• как защитный слой от воздействия агрессивных сред. Хотя покрытие сплавом рения будет намного дороже по сравнению с хромированием;
• как компонент в производстве жаропрочных сплавов;
• в ракетостроении — сопла двигателей и лопатки турбин;
• в военной промышленности для изготовления сплавов высокоэффективных реактивных двигателей;
• в качестве легирующей добавки;
• как добавка в сплавы для изготовления деталей высокой точности;
• из-за его химической стойкости рений используется для покрытия внутренней части резервуаров для хранения агрессивных кислот.

Применительно к биологическим процессам и жизнедеятельности человеческого организма рений здесь неуместен. Хотя металл относится к тугоплавкой группе, его применение в промышленности не так распространено из-за отсутствия объемов и высоких эксплуатационных расходов.

B) Тантал (Ta)

Распространенность	★★★ (3,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★★ 3,5
Цена	★★★ (3,0 из 5,0)
Заявление	★★★★ (4,0 из 5,0)

Тантал занимает 73-е место в таблице. В стандартных условиях это еще один серебристо-белый металл без каких-либо внешних характеристик. Иногда в оттенках тантала можно встретить голубоватый цвет, который появляется из-за нанесения оксидной пленки. Открытие металла произошло в 1802 году шведским химиком Экебергом, но выделить металл в чистом виде удалось только в 1844 году. Именно поэтому элемент получил название «тантал». Пластическая разновидность тантала была впервые выделена в 1903 году немцем Болтоном.

Плавится при температуре 3000 градусов, а кипит при 5500 градусах.	Окисление происходит только при температуре выше 280 градусов Цельсия. Если речь идет о галогенках, температурный порог составляет 250 градусов.
Несмотря на высокую плотность чистого вещества — почти 17 граммов на кубический сантиметр, пластичность тантала сравнима с золотом.	При повышении температуры вещество вступает в реакцию с C, B, Si, P, Se, Te и многими другими химическими элементами.
Металл является поглотителем газов (геттером). При температуре выше 800°С он может поглощать до 800 объемов поступающего газообразного материала.	В чистом виде металл устойчив к воздействию жидких щелочных металлов, кислот органического происхождения и многих других агрессивных сред.
Обладает парамагнитными свойствами.	По уровню стойкости к реагентам тантал сравнивают со стеклом.
При температуре ниже 4,5 Кельвина он переходит в сверхпроводящее состояние.	Вещество нерастворимо в большинстве кислот/кислотных смесей.

Добыча тантала происходит из танталовой руды. Наиболее важные месторождения расположены во Франции, Египте и Таиланде. Общее процентное содержание тантала в земной коре составляет 2,5*10 до -4 градусов. В зависимости от типа породы содержание фракции может варьироваться в 3-20 раз. Килограмм тантала будет стоить от 240 долларов на рынке металлов. Если человек покупает элемент с высокой степенью чистоты (до 99,9%), он должен заплатить сумму в размере 4000+ долларов.

Использование тантала в промышленности и быту:

• компонент коррозионностойких и жаропонижающих сплавов;
• комплектующие коррозионно-стойкого оборудования в химии — лабораторная посуда, фильтры, тигли и т.п;
• пары и расплавы цезия в наименьшей степени воздействуют на тантал, что позволяет использовать его в теплообменниках атомных энергетических установок;
• как провод в криотронах.

В последние годы тантал также начал появляться в ювелирных изделиях. Это связано с радужной оксидной пленкой. Метод извлечения тантала – хлорирование, восстановление углерода или электрохимическое плавление. На одну тонну тантала чистотой более 80% уходит 3000 тонн руды.

C) Ниобий (Nb)

Распространенность	★★★★(4,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★★ 4.0
Цена	★★★★(4,0 из 5,0)
Заявление	★★★★(4,0 из 5,0)

Товар имеет 41 серийный номер. Устаревшее название вещества – колумбий. Металл был впервые обнаружен в 1801 году путем выделения его из минерала колумбита. С этим вопросом обратился англичанин Хэтчет. Из-за сильного сходства свойств ниобия и тантала он изначально считался некоторой вариацией другого. Свое нынешнее название элемент получил в 1844 году от немецкого химика Розе, который назвал металл в честь своей дочери.

Химические свойства ниобия:

• не взаимодействует с соляной, ортофосфорной, серной и азотной кислотами;
• может растворяться в едких щелочных растворах и серной кислоте при нагревании до 150+ градусов;
• прокаливание на воздухе приводит к окислению до оксида ниобия, имеющего более 10 модификаций.

Ниобий получают из полиметаллических руд в 3 этапа — вскрытие концентрата, распределение тантала и ниобия в смеси и рафинирование + восстановление элемента его сплавами из полученной смеси. Важнейшим промышленным методом производства является карботермический. Ниобий имеет только один стабильный изотоп, все остальные радиоактивны. Отсюда вытекают физиологические свойства тугоплавкого металла – пыль раздражает кожу глаз, токсичность, паралич конечностей при попадании в организм человека.

Использование ниобия:

• добавка в сплавы для производства деталей самолетов;
• использование для легирования цветных металлов;
• в составе сверхпроводящих элементов;
• в производстве электролитических конденсаторов с высокой удельной теплоемкостью;
• замена тантала в промышленности. Ниобий дешевле и в 2 раза легче;
• в качестве добавки при чеканке коллекционных монет.

Важнейшие месторождения ниобия расположены в США, Японии и Бразилии. В России ниобий добывают на Кольских островах. Биологическая роль ниобия в настоящее время не исследована, особой роли для организма человека он не имеет.

Сварка алюминия электродом

D) Молибден (Мо)

Распространенность	★★★★(4,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★ 4.0
Цена	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Заявление	★★★★(4,0 из 5,0)

Впервые мир услышал о молибдене в 177 году от шведского химика Шееле. В чистом виде (металлический порошок) элемент был получен Берцелиусом в 1817 г восстановлением окисью водорода. Массовая доля молибдена в земной коре составляет от 3*10 до -4 град. Невозможно найти вещество в чистом виде. Процентный прирост элемента в породе растет пропорционально содержанию диоксида кремния. Тип молибдена в природе — молибдатно-сульфидная руда + еще 18 разновидностей минералов с небольшим процентным содержанием вещества.

Высокая твердость вещества – по шкале Мооса твердость составляет 4,5 балла.	Хорошая стабильность чистого вещества при комнатной температуре.
Уровень мягкости металла определяется уровнем его чистоты.	Окисление при повышении температуры выше 400 градусов, а при превышении отметки в 600 процесс ускоряется в 10 раз.
Низкий коэффициент теплового расширения.	Электропроводность по шкале Полинга равна 2,16.
Металл начинает плавиться при температуре более 2600 градусов, а закипает при температуре 4650 градусов по Цельсию.	5 сортов по степени окисления — 2, 3, 4, 5 и 6.

Крупнейшие месторождения молибдена находятся в США, Мексике и Чили. Применительно к России молибден производится на специальном заводе в Сорске. Выделялась и Армения — ее запасы молибдена составляют 7% от мировых. Особенностью тугоплавкого металла является его концентрация среди космических тел. Красные гиганты содержат около 10% чистого вещества.

Применение молибдена:

• для легирования стали как жаропрочного и коррозионностойкого элемента;
• в соединениях молибден выступает катализатором химических реакций;
• используется для получения такнеция-99, который используется в медицине для диагностики рака;
• космическая промышленность — компонент зеркал для лазеров газодинамического типа;
• как нагревательный элемент в высокотемпературных печах сопротивления вакуумного типа;
• держатели крючков в лампах накаливания изготовлены из некачественного молибдена.

Биологическая роль молибдена в жизнедеятельности организма человека была доказана в 1953 г. Элемент усиливает действие антиоксидантов, является чрезвычайно важным веществом для нормального течения процессов тканевого дыхания. Недостаток молибдена в организме снижает защитные функции иммунной системы организма. Молибденовая пыль пагубно влияет на дыхательные пути, вызывая неизлечимое заболевание – пневмокониоз.

Подробное описание самого тугоплавкого металла в мире:

Виды

Виды металлов и сплавов, устойчивых к высоким температурам:

1. Вольфрам. Впервые о нем узнали в 1781 году. Чтобы расплавить, потребовался нагрев до 3380 градусов. Вольфрам считается самым тугоплавким. Изготавливается из химически обработанного порошка. Смесь сначала нагревают, а затем сжимают. На выходе сжатые пробелы.
2. Ниобий. Плавится при 2500 градусах. Он обладает высокой теплопроводностью и не так сложен в обработке, как вольфрам. Он сделан из порошка, который был запечен и обработан под высоким давлением. Ниобий используется для изготовления проволоки, труб и лент.
3. Молибден. Визуально его можно спутать с вольфрамом. Производится из порошка при выпечке и прессовании. Как и вольфрам, он обладает парамагнитными свойствами. Применяется в радиоэлектронике, производстве промышленного оборудования, печей и электродов.
4. Тантал. Плавится при 3000 градусов. Чтобы изготовить танталовую проволоку или затвердеть материал, его не нужно нагревать до критических температур. Используется для производства элементов радиоэлектроники (конденсаторов, пленочных резисторов). Популярен в атомной отрасли.
5. Рений. Материал, который исследователи обнаружили позже остальных. Вы можете найти его в медной и платиновой руде. Используется в промышленном производстве в качестве легирующей добавки.

Хром также относится к материалам с высокой температурой плавления. Благодаря своим уникальным свойствам он используется в различных отраслях промышленности. Обладает повышенной стойкостью к критическим температурам и коррозионным процессам. Однако стоит учитывать его хрупкость.

Тантал

Наиболее тугоплавкий металл — вольфрам

В таблице Менделеева он помещен под порядковым номером 74. Название дано по имени известного физика Стивена Вольфрама. В нормальных условиях это твердый тугоплавкий металл серебристо-белого цвета. Имеет ярко выраженный металлический блеск. Химически практически инертен, неохотно вступает в реакцию.

Встречается в природе в виде минералов:

• вольфрамит;
• шеелит;
• губнерит;
• ферберит.

Ученые доказали, что вольфрам — самый тугоплавкий металл из всех существующих. Однако есть признаки того, что сиборгий теоретически способен побить рекорд для этого металла. Но это радиоактивный элемент с очень коротким периодом существования. Поэтому доказать это пока невозможно.

При определенной температуре (выше 1500 °С) вольфрам становится ковким и пластичным. Поэтому на его основе можно производить тонкую проволоку. Это свойство используется для изготовления нитей накала в обычных бытовых электрических лампочках.

Читайте также: Какой компрессор лучше: масляный или безмасляный

Как наиболее тугоплавкий металл, выдерживающий температуру свыше 3400 °С, вольфрам используется в следующих областях техники:

• в качестве электрода для аргоновой сварки;
• для получения кислотоупорных, износостойких и жаропрочных сплавов;
• как нагревательный элемент;
• в электронных лампах в качестве нити накала и так далее.

Помимо металлического вольфрама, его соединения широко используются в технике, науке и электронике. Являясь самым тугоплавким металлом в мире, он образует соединения с очень высокими качественными свойствами: прочный, устойчивый практически ко всем видам химического воздействия, не подвержен коррозии, выдерживает низкие и высокие температуры (винит, сульфид вольфрама, монокристаллы и другие вещества).

Цена ниобия

Поскольку элемент не имеет больших месторождений на Земле и имеет сложную технологию производства, цена всегда была очень высокой, а с развитием автомобильной, энергетической, авиационной и космической техники цена постоянно увеличивалась. В то же время были периоды, когда он оставался низким из-за кризисных явлений в мировой экономике.
Цена Nb на мировом рынке в тысячах долларов за метрическую тонну по годам:

• 1940 г. — 0,77162;
• 1950 г. -13 991;
• 2004 г. — 48 372;
• 2010 г. — 41 500;
• 2018 — 42 280.

Азиатско-Тихоокеанский регион по потреблению Nb начал доминировать на мировом рынке с 2021 года, что было обусловлено ростом использования конструкционной стали в автомобильной и аэрокосмической промышленности в таких странах, как Китай, Индия и Япония.

На мировом рынке Nb основным производителем является CBMM (Бразилия), обладающая монополией на поставку с долей 84% мирового рынка.

Другие известные компании:

1. Китайская молибденовая компания. Ltd, Китай NIOBEC (компания Magris Resources), Канада.
2. Алкан Ресорсиз Лтд, США.
3. Современная российская производственная компания Nb in con.
4. Предприятия, остановившие производство: Малышевское ГОУ, ОАО «Забайкальский ГОК», ООО «Стальмаг», ОАО «Вишнегорский ГОК».

Цена ниобия составляет $42 280 тыс за метрическую тонну
Сегодня в России реализуются проекты с инвестициями по восстановлению редкоземельных месторождений и развитию ниобиевой промышленности:

1. Сюжетный проект.
2. Белозиминское месторождение.
3. Катугинское месторождение.
4. Чуктуконское месторождение.
5. Зашихинское поле.
6. Месторождение Улуг-Танзек.

Ожидается, что в течение 2019–2024 годов мировой рынок ниобия будет иметь среднегодовой темп роста 5,90%. Основными факторами, влияющими на него, являются высокий расход Nb в конструкционных сталях и широкое использование сплавов в производстве авиационных двигателей.