Obtenha a definição e descubra quais elementos o termo se refere a
O termo 'metal refratário' é usado para descrever um grupo de elementos metálicos que têm pontos de fusão excepcionalmente altos e são resistentes ao desgaste, à corrosão e à deformação.
Usos industriais do termo metal refratário mais frequentemente se referem a cinco elementos comumente usados:
- Molibdênio (Mo)
- Nióbio (Nb)
- Rênio (Re)
- Tântalo (Ta)
- Tungstênio (W)
No entanto, definições mais amplas também incluem os metais menos usados:
- Cromo (Cr)
- Háfnio (Hf)
- Irídio (Ir)
- Ósmio (Os)
- Ródio (Rh)
- Rutênio (Ru)
- Titânio (Ti)
- Vanádio (V)
- Zircônio (Zr)
As características
A característica identificadora dos metais refratários é a resistência ao calor. Os cinco metais refratários industriais têm pontos de fusão superiores a 3632 ° F (2000 ° C).
A resistência dos metais refratários a altas temperaturas, em combinação com sua dureza, os torna ideais para ferramentas de corte e perfuração.
Os metais refratários também são muito resistentes ao choque térmico, o que significa que o aquecimento e o resfriamento repetidos não causarão facilmente expansão, estresse e rachaduras.
Todos os metais têm altas densidades (são pesados), bem como boas propriedades elétricas e de condução de calor.
Outra propriedade importante é sua resistência à fluência, a tendência dos metais de se deformarem lentamente sob a influência do estresse.
Devido à sua capacidade de formar uma camada protetora, os metais refratários também são resistentes à corrosão, embora se oxidem prontamente a altas temperaturas.
Metais refratários e metalurgia do pó
Devido aos seus altos pontos de fusão e dureza, os metais refratários são mais frequentemente processados em pó e nunca fabricados por fundição.
Os pós metálicos são fabricados em tamanhos e formas específicos, depois misturados para criar a mistura certa de propriedades, antes de serem compactados e sinterizados.
A sinterização envolve aquecer o pó de metal (dentro de um molde) por um longo período de tempo. Sob calor, as partículas de pó começam a se unir, formando uma peça sólida.
A sinterização pode ligar metais a temperaturas inferiores ao seu ponto de fusão, uma vantagem significativa ao trabalhar com os metais refratários.
Pós de Carbide
Um dos primeiros usos para muitos metais refratários surgiu no início do século 20 com o desenvolvimento de carbonetos cimentados.
O Widia , o primeiro carboneto de tungstênio comercialmente disponível, foi desenvolvido pela Osram Company (Alemanha) e comercializado em 1926. Isso levou a mais testes com metais resistentes e resistentes ao desgaste, levando ao desenvolvimento de carbonetos sinterizados modernos.
Os produtos de materiais de carboneto freqüentemente se beneficiam de misturas de diferentes pós. Este processo de mistura permite a introdução de propriedades benéficas de diferentes metais, produzindo, assim, materiais superiores ao que poderia ser criado por um metal individual. Por exemplo, o pó Widia original era composto por 5-15% de cobalto.
Nota: Veja mais sobre as propriedades do metal refratário na tabela na parte inferior da página.
Aplicações
Ligas e carbonetos à base de metais refratários são usados em praticamente todas as principais indústrias, incluindo eletrônica, aeroespacial, automotiva, química, mineração, tecnologia nuclear, processamento de metais e próteses.
A seguinte lista de usos finais para metais refratários foi compilada pela Associação de Metais Refratários:
Metal de tungstênio
- Filamentos de lâmpadas incandescentes, fluorescentes e automotivas
- Anodos e alvos para tubos de raios X
- Suportes semicondutores
- Eletrodos para soldagem a arco de gás inerte
- Catodos de alta capacidade
- Eletrodos para xenônio são lâmpadas
- Sistemas de ignição automotiva
- Bicos de foguete
- Emissores de tubo eletrônico
- Cadinhos de processamento de urânio
- Elementos de aquecimento e escudos de radiação
- Elementos de ligas em aços e superligas
- Reforço em compósitos com matriz de metal
- Catalisadores em processos químicos e petroquímicos
- Lubrificantes
Molibdênio
- Adições de ligas em ferros, aços, aços inoxidáveis, aços ferramenta e superligas à base de níquel
- Fusos de rebolo de alta precisão
- Metalização por pulverização
- Fundição de fundição
- Componentes para motores de mísseis e foguetes
- Eletrodos e hastes de agitação na fabricação de vidro
- Elementos de aquecimento do forno elétrico, barcos, proteções térmicas e revestimento de silenciador
- Bombas de refino de zinco, lavadoras, válvulas, agitadores e poços termopar
- Produção de barras de controle de reatores nucleares
- Ligar eletrodos
- Suporta e apoiando transistores e retificadores
- Filamentos e fios de suporte para farol de automóvel
- Aspiradores de tubo de vácuo
- Saias de foguete, cones e proteções térmicas
- Componentes de Mísseis
- Supercondutores
- Equipamentos para processos químicos
- Escudos térmicos em fornos a vácuo de alta temperatura
- Aditivos de ligas em ligas ferrosas e supercondutores
Carboneto de tungstênio cimentado
- Carboneto de tungstênio cimentado
- Ferramentas de corte para usinagem de metais
- Equipamentos de engenharia nuclear
- Mineração e ferramentas de perfuração de petróleo
- Formando morre
- Rolos de conformação de metal
- Guias de linha
Metal pesado de tungstênio
- Buchas
- Assentos de válvula
- Lâminas para cortar materiais duros e abrasivos
- Pontos de caneta esferográfica
- Serras de alvenaria e brocas
- Metal pesado
- Escudos de radiação
- Contrapesos de aeronaves
- Contrapesos de relógio automáticos
- Mecanismos de balanceamento de câmera aérea
- Pesos de equilíbrio da lâmina de rotor do helicóptero
- Inserções de peso de clube de ouro
- Corpos de dardo
- Armamento fusíveis
- Amortecimento de vibrações
- Artilharia Militar
- Pelotas de espingarda
Tântalo
- Capacitores eletrolíticos
- Trocadores de calor
- Aquecedores de baioneta
- Poços termômetro
- Filamentos de tubo de vácuo
- Equipamentos para processos químicos
- Componentes para fornos de alta temperatura
- Cadinhos para manuseio de metal fundido e ligas
- Ferramentas de corte
- Componentes do motor aeroespacial
- Implantes cirúrgicos
- Aditivo de liga em superligas
Propriedades físicas de metais refratários
| Tipo | Unidade | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Pureza Comercial Típica | 99,95% | 99,9% | 99,9% | 99,95% | 99,0% | 99,0% | |
| Densidade | cm / cc | 10,22 | 16,6 | 8,57 | 19,3 | 21,03 | 6,53 |
| lbs / em 2 | 0,369 | 0,60 | 0,310 | 0,697 | 0,760 | 0,236 | |
| Ponto de fusão | Celsius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753,4 | 5463 | 5463 | 6191,6 | 5756 | 3370 | |
| Ponto de ebulição | Celsius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10.160,6 | 7911 | |
| Dureza típica | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | - | 150 |
| Condutividade Térmica (@ 20 ° C) | cal / cm2 / cm ° C / seg | - | 0,13 | 0,126 | 0,397 | 0,17 | - |
| Coeficiente de expansão térmica | ° C x 10 -6 | 4,9 | 6,5 | 7,1 | 4,3 | 6,6 | - |
| Resistividade elétrica | Micro-ohm-cm | 5,7 | 13,5 | 14.1 | 5,5 | 19,1 | 40 |
| Condutividade elétrica | % IACS | 34 | 13,9 | 13,2 | 31 | 9,3 | - |
| Resistência à Tração (KSI) | Ambiente | 120-200 | 35-70 | 30 a 50 | 100-500 | 200 | - |
| 500 ° C | 35-85 | 25 a 45 | 20-40 | 100-300 | 134 | - | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | - | |
| Alongamento Mínimo (calibre de 1 polegada) | Ambiente | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | - |
| Módulos de elasticidade | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11,5 | 50 | - | - |
Fonte: http://www.edfagan.com