금속의 가장 높은 녹는점 - 집에서 녹일 수 있도록 녹기 쉬운(가벼우며 강한 것이 선호되는) 금속은 무엇인가요? 내화성이 가장 높은 금속 금속의 녹는점이 가장 높은 금속

강력한 사용 컴퓨터 모델, 브라운 대학교 연구자들은 알려진 어떤 물질보다 녹는점이 높은 물질을 확인했습니다. 계산에 따르면 하프늄, 질소 및 탄소로 만들어진 물질의 녹는점은 4400K 이상입니다. 이는 태양 표면 온도의 약 2/3이고 지구에서 기록된 최고 녹는점보다 200K 더 높습니다. 실험. .

이전에는 하프늄, 탄탈륨 및 탄소(HF-Ta-C) 원소로 만들어진 물질이 기록적인 녹는점을 가지고 있다는 것이 실험적으로 확인되었습니다. Journal Physical Review B에 발표된 계산에 따르면 특정 구성으로 만들어진 물질은 다음과 같습니다. 하프늄, 질소 및 탄소(HF-N-C)는 4400K 이상의 녹는점을 가지며 이는 실험 결과보다 200K 더 높습니다. 수행된 계산은 다음을 보여줍니다. 최적의 구성하프늄, 질소 및 탄소로 만들어진 물질 - HfN 0.38 C 0.51. 연구원들의 다음 단계는 실험실의 발견을 확인하기 위해 물질을 합성하는 것입니다.

이번 연구의 공동 저자인 Axel van de Walle은 "계산적 접근 방식의 장점은 비용 효율적으로 다양한 조합을 살펴보고 실험실에서 실험할 가치가 있는 조합을 찾을 수 있다는 것입니다."라고 말했습니다.

연구진은 법칙에 따라 원자 수준에서 물리적 과정을 시뮬레이션하여 녹는점을 계산하는 계산 방법을 사용했습니다. 양자역학. 용융 역학은 나노 규모, 약 100개 원자 블록으로 연구됩니다. 연구진은 녹는점이 이미 실험적으로 결정된 물질 HF-Ta-C를 분석하는 것부터 시작했습니다. 시뮬레이션을 통해 재료의 열 저항 능력에 기여하는 몇 가지 요소를 명확히 할 수 있었습니다.

이 연구는 HF-Ta-C가 높은 융해열(고체에서 액체로 변할 때 방출되거나 흡수되는 에너지)과 고체상과 액체상의 엔트로피 간의 작은 차이를 결합한다는 것을 보여주었습니다.

그런 다음 연구자들은 이러한 발견을 사용하여 이러한 요구 사항을 가장 잘 충족할 수 있는 화합물을 검색했습니다. 그들은 하프늄, 질소, 탄소의 화합물이 비슷한 높은 융점을 가지지만 고체와 액체의 엔트로피 차이는 더 작다는 것을 발견했습니다. 융점을 계산한 결과 HF-Ta-C 실험에서 얻은 융점보다 200K 더 높은 것으로 나타났다.

Ta-HF-C-N 합금의 녹는점. 채워진 원은 HF-C 및 Hf-C-N 시스템에서 계산된 용융 온도를 나타내고, 열린 원은 비교를 위해 Ta-HF-C 시스템에 대한 데이터를 표시합니다.

이 연구는 궁극적으로 가스 터빈 코팅부터 고속 항공기 부품에 이르기까지 다양한 응용 분야를 위한 새로운 고품질 소재를 가리킬 수 있습니다. 이 새로운 물질이 HfN 0.38 C 0.51이 될지 여부는 아직 명확하지 않다고 연구원들은 말합니다.

텅스텐 금속

가장 내화성이 강한 금속인 텅스텐(볼프라뮴)은 1783년에 발견되었습니다. 스페인 화학자 d'Eluyar 형제는 광물인 철망간석에서 이를 분리하고 탄소로 환원시켰습니다. 현재 텅스텐 생산 원료는 철중철석과 회중석 정광(WO3)입니다. 텅스텐 분말은 다음에서 얻습니다. 전기 오븐 700-850 °C의 온도에서. 금속 자체는 압력을 가하여 강철 주형에 압착하여 분말로 생산됩니다. 열처리공백 마지막 요점은 전류를 흘림으로써 약 3000°C까지 가열된다는 것입니다.

산업 응용

텅스텐은 오랫동안 산업적 응용을 찾지 못했습니다. 19세기에야 그들은 텅스텐이 다른 성질의 강철 특성에 미치는 영향을 연구하기 시작했습니다. 20세기 초부터 텅스텐이 사용되기 시작했습니다. 전구: 이 실로 만든 실은 최대 2200°C까지 가열됩니다. 이러한 능력에서 텅스텐은 우리 시대에 없어서는 안 될 요소입니다.

텅스텐강은 방위산업에서도 탱크 장갑, 어뢰, 포탄, 항공기의 가장 얇은 부품 등을 생산하는 데 사용됩니다. 텅스텐강으로 제작된 이 공구는 가장 혹독한 금속 가공 공정을 견딜 수 있습니다.

텅스텐은 특별한 내화성, 무거움 및 경도 측면에서 다른 모든 금속 형제와 다릅니다. 순수한 텅스텐은 3380°C에서 녹지만, 태양 표면 온도와 일치하는 5900°C에서만 끓습니다.

1kg의 텅스텐으로 3.5km 길이의 전선을 만들 수 있습니다. 이 길이는 60와트 전구 23,000개용 필라멘트를 생산하기에 충분합니다.

금속은 유리, 플라스틱과 함께 가장 일반적인 재료 중 하나입니다. 그들은 고대부터 사람들이 사용해 왔습니다. 실제로 사람들은 금속의 특성을 배우고 그것을 요리, 가정용품, 다양한 구조물 및 예술 작품을 만드는 데 유익하게 사용했습니다. 이 재료의 주요 특징은 내화성과 경도입니다. 실제로 특정 영역에서의 적용은 이러한 특성에 따라 달라집니다.

금속의 물리적 특성

모든 금속은 다음과 같은 일반적인 특성을 가지고 있습니다.

색상 - 특징적인 광택을 지닌 은회색. 예외는 구리와 금입니다. 그들은 각각 붉은 색과 노란색 색조로 구별됩니다.
물리적 상태는 액체인 수은을 제외하면 고체이다.
열전도도와 전기전도도는 금속의 종류에 따라 다르게 표현됩니다.
가소성과 전성은 특정 금속에 따라 달라지는 변수입니다.
녹는 점과 끓는점 - 내화성과 가용성을 설정하고 모든 재료에 대해 다른 값을 갖습니다.

모두 물리적 특성금속은 결정 격자의 구조, 모양, 강도 및 공간 배열에 따라 달라집니다.

금속의 내화성

이 매개변수는 금속의 실제 사용에 대한 문제가 발생할 때 중요해집니다. 그러한 경우 중요 산업 국민경제, 항공기 건설, 조선, 기계 공학과 마찬가지로 기본은 내화 금속 및 그 합금입니다. 또한 고강도 작업 도구를 제조하는 데 사용됩니다. 많은 중요한 부품과 제품이 주조와 제련을 통해 생산됩니다. 모든 금속은 강도에 따라 부서지기 쉬운 금속과 단단한 금속으로 나뉘며, 내화성에 따라 두 그룹으로 나뉩니다.

내화성 및 저융점 금속

내화물 - 녹는점은 철의 녹는점(1539°C)을 초과합니다. 여기에는 백금, 지르코늄, 텅스텐, 탄탈륨이 포함됩니다. 이러한 금속에는 몇 가지 유형만 있습니다. 실제로는 훨씬 더 적은 양이 사용됩니다. 일부는 방사능이 높기 때문에 사용되지 않고, 다른 일부는 너무 깨지기 쉽고 필요한 부드러움이 없으며, 다른 일부는 부식되기 쉽고, 다른 일부는 경제적으로 실행 가능하지 않습니다. 가장 내화성이 강한 금속은 무엇입니까? 이것이 바로 이 기사에서 논의될 내용입니다.
저융점 금속은 주석의 녹는점인 231.9°C 이하의 온도에서 응집 상태를 변화시킬 수 있는 금속입니다. 예를 들어 나트륨, 망간, 주석, 납. 금속은 라디오 및 전기 공학에 사용됩니다. 그들은 부식 방지 코팅 및 도체로 자주 사용됩니다.

텅스텐은 내화성이 가장 높은 금속이다.

금속광택을 띠는 단단하고 무거운 소재로 색상은 옅은 회색이며 내화도가 높습니다. 가공포기하기가 어렵습니다. 실온에서는 부서지기 쉬운 금속이며 쉽게 부서집니다. 이는 산소 및 탄소 불순물로 인한 오염으로 인해 발생합니다. 기술적으로 순수한 텅스텐은 섭씨 400도 이상의 온도에서 플라스틱이 됩니다. 화학적 불활성을 나타내며 다른 요소와 잘 반응하지 않습니다. 자연에서 텅스텐은 다음과 같은 복잡한 광물 형태로 존재합니다.

척수염;
철망간석;
페베라이트;
휘브네라이트.

텅스텐은 분말 형태의 복잡한 화학 공정을 통해 광석에서 얻습니다. 프레싱 및 소결 방법을 사용하여 간단한 모양의 부품과 바가 생산됩니다. 텅스텐은 내열성이 매우 뛰어난 원소입니다. 그러므로 그들은 백년 동안 금속을 부드럽게 할 수 없었습니다. 수천도까지 가열할 수 있는 용광로는 없었습니다. 과학자들은 텅스텐이 가장 내화성 금속임을 입증했습니다. 이론적 데이터에 따르면 시보듐은 내화성이 더 크다는 의견이 있지만 방사성 원소이고 수명이 짧기 때문에 확고하게 말할 수는 없습니다.

역사정보

약사 직업을 가진 스웨덴의 유명한 화학자 칼 셸레(Karl Scheele)는 작은 실험실에서 수많은 실험을 통해 망간, 바륨, 염소 및 산소를 발견했습니다. 그리고 1781년 사망하기 직전에 그는 텅스텐 광물이 당시 알려지지 않았던 산성 염이라는 사실을 발견했습니다. 2년간의 연구 끝에 그의 학생인 두 d'Eluyar 형제(스페인 화학자)는 광물에서 새로운 화학 원소를 분리하여 텅스텐이라는 이름을 붙였습니다. 불과 100년 후, 가장 내화성이 높은 금속인 텅스텐은 산업계에 진정한 혁명을 일으켰습니다.

텅스텐의 절단 특성

1864년 영국의 과학자 로버트 무쉐(Robert Muschet)는 적열을 견디고 경도를 더욱 높일 수 있는 강철의 합금 첨가제로 텅스텐을 사용했습니다. 그 결과 나온 강철로 만든 절단기는 금속 절단 속도를 1.5배 높여 분당 7.5미터가 됐다.

이 방향으로 작업하면서 과학자들은 텅스텐을 사용하여 금속 가공 속도를 높이는 새로운 기술을 얻었습니다. 1907년에는 텅스텐과 코발트 및 크롬의 새로운 화합물이 등장하여 절삭 속도를 높일 수 있는 경질 합금의 시초가 되었습니다. 현재 속도는 분당 2000미터로 증가했으며 이 모든 것은 가장 내화성 금속인 텅스텐 덕분입니다.

텅스텐의 응용

이 금속은 상대적으로 가격이 비싸고 기계적 가공이 어렵기 때문에 비슷한 성질을 가진 다른 재료로 대체가 불가능한 곳에 사용됩니다. 텅스텐은 고온을 완벽하게 견디고 상당한 강도를 가지며 경도, 탄성 및 내화물을 부여받습니다. 광범위한 사용다양한 산업 분야에서:

학의. 생산에 들어가는 텅스텐의 주요 소비자입니다. 고품질합금강.
전기기술. 내화성이 가장 높은 금속의 녹는점은 거의 3400°C입니다. 금속의 내화성 덕분에 백열등 필라멘트, 조명 후크, 전자 램프, 전극, X선관 및 전기 접점을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

기계공학. 텅스텐을 함유한 강철의 강도가 증가하여 견고한 단조 로터, 기어, 크랭크샤프트 및 커넥팅 로드가 제조됩니다.
비행. 항공기 엔진, 전기 진공 장치 및 백열 필라멘트의 부품을 만드는 단단하고 내열성 합금을 생산하는 데 가장 내화성이 높은 금속은 무엇입니까? 대답은 간단합니다. 바로 텅스텐입니다.
공간. 제트 노즐은 텅스텐을 함유한 강철로 생산되며, 개별 요소제트 엔진용.
군대. 금속의 밀도가 높기 때문에 철갑탄, 총알, 어뢰용 장갑 보호, 포탄 및 탱크, 수류탄을 생산할 수 있습니다.
화학적인. 필터 메쉬에는 산과 알칼리에 강한 텅스텐 와이어가 사용됩니다. 텅스텐은 화학 반응 속도를 변경하는 데 사용됩니다.
직물. 텅스텐산은 직물의 염료로 사용되며, 텅스텐산 나트륨은 가죽, 실크, 방수 및 방화 직물을 만드는 데 사용됩니다.

위의 다양한 산업 분야에서의 텅스텐 사용 목록은 이 금속의 높은 가치를 나타냅니다.

텅스텐 합금의 제조

세계에서 가장 내화성이 높은 금속인 텅스텐은 재료의 특성을 개선하기 위해 다른 원소와 합금을 만드는 데 자주 사용됩니다. 텅스텐을 함유한 합금은 일반적으로 분말 야금 기술을 사용하여 생산됩니다. 기존 방법은 모든 금속을 녹는점에서 휘발성 액체 또는 가스로 전환시키기 때문입니다. 융합 과정은 산화를 피하기 위해 진공이나 아르곤 분위기에서 진행됩니다. 금속 분말의 혼합물을 압축하고 소결하고 녹입니다. 어떤 경우에는 텅스텐 분말만 압축하여 소결한 다음 다공성 가공물을 다른 금속의 용융물로 포화시킵니다. 이러한 방식으로 텅스텐과 은 및 구리의 합금이 얻어집니다. 내화성이 가장 높은 금속을 조금만 첨가해도 몰리브덴, 탄탈륨, 크롬 및 니오븀 합금의 내열성, 경도 및 내산화성이 향상됩니다. 이 경우 비율은 업계의 요구에 따라 절대적으로 달라질 수 있습니다. 철, 코발트, 니켈 성분의 비율에 따라 더 복잡한 합금은 다음과 같은 특성을 갖습니다.

공기 중에서 퇴색하지 마십시오.
내화학성이 우수합니다.
기계적 성질이 우수합니다: 경도 및 내마모성.

충분한 복잡한 연결베릴륨, 티타늄, 알루미늄과 함께 텅스텐을 형성합니다. 그들은 고온에서의 산화에 대한 저항성과 내열성으로 구별됩니다.

합금의 특성

실제로 텅스텐은 종종 다른 금속 그룹과 결합됩니다. 산에 대한 저항성이 향상된 크롬, 코발트 및 니켈이 포함된 텅스텐 화합물은 수술 도구 제조에 사용됩니다. 그리고 특수 내열 합금에는 가장 내화성이 높은 금속인 텅스텐 외에도 크롬, 니켈, 알루미늄 및 니켈이 포함되어 있습니다. 텅스텐, 코발트 및 철이 구성에 포함되어 있습니다. 최고의 브랜드자기강.

가장 가용성과 내화성 금속

저융점 금속은 주석(231.9°C)보다 녹는점이 낮은 모든 금속을 포함합니다. 이 그룹의 요소는 전기 및 무선 공학에서 부식 방지 코팅으로 사용되며 마찰 방지 합금의 일부입니다. 녹는점이 -38.89°C인 수은은 실온에서 액체이며 과학 장비에 널리 사용됩니다. 수은 램프, 정류기, 스위치, 염소 생산. 수은은 가용성 그룹에 포함된 다른 금속에 비해 녹는점이 가장 낮습니다. 내화금속에는 녹는점이 철(1539°C)보다 높은 모든 금속이 포함됩니다. 이들은 합금강 제조 시 첨가제로 가장 많이 사용되며 일부 특수 합금의 기초로도 사용됩니다. 텅스텐 함유 최대 온도융점 3420 °C, in 순수한 형태주로 전등의 필라멘트에 사용됩니다.

십자말풀이에서는 어떤 금속이 가장 가용성이거나 내화성이 가장 높은지 묻는 질문이 자주 제기됩니다. 이제 주저 없이 대답할 수 있습니다. 가장 가용성이 높은 것은 수은이고, 가장 다루기 힘든 것은 텅스텐입니다.

하드웨어에 대해 간략히 설명

이 금속을 주요 구조재료라고 합니다. 철 부품은 두 곳 모두에서 발견됩니다. 우주선또는 잠수함, 집에서 부엌에서 수저와 다양한 장식품 형태로 사용할 수 있습니다. 이 금속은 은회색을 띠고 부드러움, 연성 및 자기 특성을 가지고 있습니다. 철은 매우 활동적인 원소입니다. 공기 중에 산화막이 형성되어 반응이 계속되는 것을 방지합니다. 녹은 습한 환경에서 나타납니다.

철의 녹는점

철은 연성이 있어 단조가 쉽고 주조가 어렵습니다. 이 내구성이 뛰어난 금속은 기계적으로 쉽게 가공되며 자기 드라이브 제조에 사용됩니다. 가단성이 좋아 다음 용도로 사용할 수 있습니다. 장식 장식품. 철은 내화성이 가장 높은 금속인가요? 녹는점은 1539°C라는 점에 유의해야 합니다. 그리고 정의에 따르면 내화성 금속에는 철보다 융점이 높은 금속이 포함됩니다.

우리는 철이 가장 내화성이 높은 금속이 아니며 이 원소 그룹에 속하지도 않는다고 분명히 말할 수 있습니다. 중간 용융 재료에 속합니다. 가장 내화성이 높은 금속은 무엇입니까? 그러한 질문은 이제 당신을 놀라게 하지 않을 것입니다. 안전하게 대답할 수 있습니다. 이것은 텅스텐입니다.

결론 대신

전 세계적으로 연간 약 3만 톤의 텅스텐이 생산됩니다. 이 금속은 확실히 구성에 포함되어 있습니다 최고의 품종도구를 만드는 데 사용되는 강철. 생산된 전체 텅스텐의 최대 95%가 야금용으로 소비됩니다. 공정 비용을 줄이기 위해 주로 텅스텐 80%와 철 20%로 구성된 값싼 합금을 사용합니다. 텅스텐의 특성을 이용하여 구리, 니켈과 합금하여 방사성 물질을 보관하는 용기를 만드는 데 사용됩니다. 방사선 치료에서는 동일한 합금이 스크린을 만드는 데 사용되어 안정적인 보호 기능을 제공합니다.

호기심 많은 사람들은 아마도 어떤 금속이 가장 내화성이 있습니까?라는 질문에 관심이 있을 것입니다. 이에 답하기 전에 내화성 자체의 개념을 이해하는 것이 좋습니다. 과학에 알려진 모든 금속은 결정 격자의 원자 간 결합 안정성이 다양하기 때문에 녹는점이 다릅니다. 결합이 약할수록 결합을 끊는 데 필요한 온도가 낮아집니다.

세계에서 가장 내화성이 높은 금속은 극한의 열 조건에서 작동하는 부품을 생산하기 위해 순수한 형태나 합금으로 사용됩니다. 이는 고온을 효과적으로 견딜 수 있으며 장치의 작동 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 그러나 열 효과에 대한 이 그룹의 금속 저항으로 인해 야금학자들은 비표준 생산 방법에 의존하게 됩니다.

가장 내화성이 강한 금속은 무엇입니까?

지구상에서 가장 다루기 힘든 금속은 1781년 스웨덴 과학자 Carl Wilhelm Scheele에 의해 발견되었습니다. 신소재텅스텐이라고 부른다. Scheele는 광석을 질산에 용해시켜 삼산화텅스텐을 합성할 수 있었습니다. 이 순수한 금속은 2년 후 스페인 화학자 Fausto Fermin과 Juan José de Eluar에 의해 분리되었습니다. 새로운 요소는 즉시 인식되지 않았으며 산업가들에 의해 채택되었습니다. 사실 당시의 기술은 그러한 내화성 물질을 처리하는 것을 허용하지 않았기 때문에 대부분의 동시대 사람들은 과학적 발견에 큰 중요성을 부여하지 않았습니다.

텅스텐은 훨씬 나중에 평가되었습니다. 오늘날 그 합금은 다양한 산업 분야의 내열 부품 생산에 사용됩니다. 가스 방전 가정용 램프의 필라멘트도 텅스텐으로 만들어집니다. 이는 또한 로켓 노즐 생산을 위한 항공우주 산업에서 사용되며, 가스 아크 용접에서 재사용 가능한 전극으로 사용됩니다. 텅스텐은 내화성일 뿐만 아니라 밀도도 높아 고품질 골프 클럽을 만드는 데 적합합니다.

비금속과의 텅스텐 화합물도 산업계에서 널리 사용됩니다. 따라서 황화물은 섭씨 500도까지 견딜 수 있는 내열 윤활제로 사용되며, 탄화물은 가장 단단한 물질을 처리하고 높은 가열 온도를 견딜 수 있는 절단기, 연마 디스크 및 드릴을 만드는 데 사용됩니다. 마지막으로 텅스텐의 산업적 생산을 고려해 보겠습니다. 가장 내화성이 높은 금속의 융점은 섭씨 3422도입니다.

텅스텐은 어떻게 얻나요?

순수한 텅스텐은 자연에서 발생하지 않습니다. 그것은 삼산화물 형태의 암석뿐만 아니라 철, 망간 및 칼슘의 철망간석, 덜 자주 구리 또는 납의 일부입니다. 과학자들에 따르면, 텅스텐 함량은 지각평균은 톤당 1.3g입니다. 이것은 다른 유형의 금속에 비해 다소 희귀한 원소입니다. 채굴 후 광석의 텅스텐 함량은 일반적으로 2%를 초과하지 않습니다. 따라서 추출된 원료는 가공 공장으로 보내지며, 여기서 자기 또는 정전기 분리를 통해 금속의 질량 분율이 55-60%가 됩니다.

생산 과정은 기술 단계로 구분됩니다. 첫 번째 단계에서는 채굴된 광석에서 순수한 삼산화물이 분리됩니다. 이를 위해 열분해법이 사용된다. 섭씨 500도에서 800도 사이의 온도에서는 과잉 원소가 모두 녹고 산화물 형태의 내화성 텅스텐이 용융물에서 쉽게 수집될 수 있습니다. 결과물은 6가 산화텅스텐 함량이 99%인 원료입니다.

생성된 화합물을 완전히 분쇄한 후 수소 존재 하에 섭씨 700도에서 환원 반응을 수행한다. 이를 통해 순수한 금속을 분말 형태로 분리할 수 있습니다. 다음으로 고압으로 압축하고 섭씨 1200~1300도 온도의 수소 환경에서 소결합니다. 그 후, 결과물은 전기 용해로로 보내져 전류의 영향을 받아 3000도 이상의 온도로 가열됩니다. 이것이 텅스텐이 용융 상태로 변하는 방식입니다.

불순물로부터 최종 정제 및 단결정 구조 격자를 얻기 위해 구역 용융 방법이 사용됩니다. 이는 특정 시점에 특정 영역만 해당됨을 의미합니다. 총면적금속 점차적으로 이동하면서 이 영역은 불순물을 재분배하여 궁극적으로 한 곳에 축적되고 합금 구조에서 쉽게 제거될 수 있습니다.

완성된 텅스텐은 필요한 제품의 후속 생산을 위해 바 또는 잉곳 형태로 창고에 도착합니다. 텅스텐 합금을 얻으려면 모든 것이 필요합니다. 구성 요소분쇄하여 필요한 비율로 분말로 혼합합니다. 다음으로, 전기로에서 소결 및 용해를 실시한다.

에게 내화물은 융점이 1700도 이상인 금속입니다.° C: 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 크롬, 지르코늄, 레늄. 대부분 전기 진공 제련 및 정제 기술을 사용하는 분말 야금으로 생산됩니다.

내화 금속의 응용:

전기 진공 장비 제품;

가열 요소;

얇은 전도성 및 저항성 필름을 생산하기 위한 열 증착 설비의 증발기;

박막 저항기;

고온 측정용 열전대.

모든 내화성 금속은 공기 중에서 600°C 이상의 온도로 가열되면 집중적으로 산화되어 휘발성 산화물을 형성합니다. 그러므로 다음과 같이 발열체진공이나 아르곤과 같은 보호용 불활성 대기에서 작동합니다. 내화성 금속의 증기압은 무시할 수 있습니다. 중요한 품질박막 생산시 증발기 소재로 사용됩니다.

텅스텐(W)은 모든 금속 중에서 가장 내화성이 높으며(Tm = 3400°C) 경도가 높고 전도성이 좋습니다.

(ρ = 0.055μOhm·m).

텅스텐은 전기진공 기술에 있어서 가장 중요한 재료 중 하나입니다. 단조 및 인발 가공을 통해 얻은 섬유 구조 덕분에 최대 직경 0.01mm의 얇은 텅스텐 와이어는 매우 유연합니다. 텅스텐은 백열등 필라멘트를 만드는 주요 재료입니다. 그러나 고온에서 순수 텅스텐으로 만들어진 와이어와 나선형은 재결정 과정으로 인해 부서지기 쉽고 크기에 따른 집중적인 입자 성장이 동반됩니다. 단면철사. 순수 텅스텐의 특성을 향상시키기 위해 다양한 첨가제가 도입됩니다. 산화 토륨 Th2 O3는 재결정 과정을 늦추고 입자 성장을 방지하며, 산화 규소 SiO2 및 알루미늄 Al2 O3를 첨가하면 텅스텐 와이어의 치수 안정성이 향상됩니다. 전자에서는

Travacuum 생산에는 텅스텐 등급 VA(실리콘-알루미늄 첨가제 포함) 및 VT(산화토륨 첨가제 포함)가 사용됩니다.

음극은 텅스텐으로 만들어집니다. 고전압강력한 발전기 램프, X선관 작동 온도 2200~2800 K. 텅스텐 음극은 안정적인 전자 방출과 고진공에서 작동할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. VT thoriated 텅스텐 음극은 더 높은 방출 특성을 가지고 있습니다.

텅스텐이 가장 적습니다. 온도계수모든 순금속 간의 선형 팽창(αl =

4.4 10-6 K-1 ). 이 특성은 내화 유리와 내열성 텅스텐 접합을 만드는 데 사용됩니다.

텅스텐 및 몰리브덴, 이리듐, 레늄과의 합금은 1200 ° C 이상의 온도에서 작동하는 가열 요소 및 고온 열전대에도 사용됩니다. 높은 경도, 아크 저항, 전기 침식 저항 및 낮은 용접성으로 인해 텅스텐은 고부하 차단 접점에 널리 사용됩니다.

몰리브덴(Mo)은 텅스텐과 유사하지만 내화성이 다소 낮고(T pl = 2620°C) 덜 단단합니다. 세밀한 구조의 어닐링된 몰리브덴은 텅스텐보다 연성이 훨씬 높으며 복잡한 구성의 다양한 부품에 널리 사용됩니다. 모든 내화 금속 중에서 몰리브덴은 저항률이 가장 낮습니다(ρ = 0.05 μOhm·m).

몰리브덴은 보호 분위기에서 작동하는 고온(최대 1700°C) 전기로의 가열 요소에 사용됩니다. 몰리브덴은 전자관의 그리드와 전극 및 강렬한 열 조건에서 작동하는 전기 진공 장치(후크, 실, 펜던트)의 기타 보조 부품을 만드는 데 사용됩니다.

실질적으로 매우 중요함 텅스텐-몰리브덴 합금, 이는 전체 농도 범위에 걸쳐 고용체 구조를 형성합니다. 45% Mo를 함유한 합금은 저항률과 경도가 최대이고 내식성이 높습니다. 보호 환경에서 고부하 접점에 사용됩니다. W-Mo 합금도 사용됩니다.

허용 작동 온도는 낮지만 전기 램프 필라멘트 및 가열 음극의 경우 순수 텅스텐보다 기계적 특성이 더 높기 때문입니다.

레늄(Re) - 희귀하고 헤비메탈텅스텐의 녹는점에 가까운 녹는점(T pl = 3180 °C)을 가집니다. 레늄은 텅스텐처럼 단단하고 내구성이 있으며, 몰리브덴처럼 연성이며 높은 저항률(ρ = 0.214 µOhm·m), 내아크성 DC. 레늄은 고부하 차단 접점용 합금에 자주 사용됩니다. 예를 들어 W+15...20%Re 합금은 내마모성이 향상된 것이 특징입니다.

레늄 및 텅스텐과의 합금은 수소 대기에서 증발량이 적고 수명이 길기 때문에 텅스텐 대신 전기 진공 장치 생산에 사용됩니다. Re- 및 W-Re 합금은 보호 환경에서 최대 2500~2800°C의 열전대에 사용됩니다.

안에 무선 전자 장치에서는 부식 방지를 위해 레늄이 사용됩니다.

그리고 구리, 텅스텐 및 몰리브덴으로 만들어진 부품의 마모. 레늄 박막은 집적 회로의 정밀 저항기에 사용됩니다.

탄탈륨(Ta)은 내화성이 텅스텐(Tm = 3000°C)보다 다소 떨어지지만 연성은 텅스텐보다 훨씬 높기 때문에 최대 10미크론 두께의 성형 부품, 와이어 및 호일을 생산할 수 있습니다. 탄탈륨은 표면에 조밀한 산화막 Ta2O5를 형성하여 1500°C의 온도까지 안정적입니다. 이 특성은 양극 산화로 얻은 높은 비용량의 전해 및 박막 커패시터 생산에 사용됩니다.

탄탈륨은 발전기 램프의 양극 및 그리드, 백열등 음극과 같은 중요한 부품의 전기 진공 기술에 널리 사용됩니다. 600~1200°C 온도 범위에서 가스를 흡수하는 능력으로 인해 탄탈륨은 진공 장비에서 고진공 안정제(게터)로 사용됩니다. 탄탈륨은 저항기 생산 시 박막 기술에도 사용됩니다. 공기 중에서 질소는 탄탈륨 필름에 활발하게 용해되어 매우 안정적인 특성을 갖는 Ta2N 질화물 필름을 형성합니다.

니오븀(Nb)은 탄탈륨과 특성이 유사하지만 가용성이 더 높은 금속(Tm = 2500°C)이며 400~900°C 온도 범위에서 높은 가스 흡수 용량을 갖습니다. 따라서 전기 진공 장치에서 부품 니오븀으로 만들어진 게터의 기능을 동시에 수행합니다. 니오븀은 모든 내화성 금속 중에서 가장 낮은 전자 일함수를 가지며, 고출력 발전기 램프의 백열 음극으로 사용됩니다. 무엇보다도 화학 원소니오븀은 초전도 상태로의 전이 임계 온도가 가장 높습니다(Tst = 9.2K). 따라서 탄탈륨(Tst = 4.5K)과 같은 니오븀은 극저온 기술에 사용됩니다.

크롬(Cr)은 다른 내화성 금속에 비해 녹는점이 상대적으로 낮지만(Tm = 1900°C), 이 족의 다른 금속과 달리 지각에서는 매우 흔합니다. 그의 독특한 특징- 산화에 대한 저항성이 높기 때문에 크롬은 고온에서 작동하는 제품을 포함하여 제품의 보호 코팅(크롬 도금)에 사용됩니다.

크롬은 유리, 세라믹, 유리 세라믹에 대한 접착력이 뛰어나며 다른 전도성 재료와도 잘 호환됩니다. 따라서 얇은 크롬 필름을 기판에 증착하는 기술은 저항기 및 접촉 패드용 접착 하위층 제조 시 마이크로 전자공학에서 널리 사용됩니다.

그리고 전도성 연결.

2.2.5. 초전도 금속 및 합금

초전도성부재를 특징으로 하는 물질의 상태이다. 전기저항. 초전도성은 절대 영도에 가까운 온도에서 다양한 금속 및 합금에서 관찰됩니다. 초전도로의 전이 온도

현재 상태가 호출됩니다. 초전도 임계온도-T 세인트

Tst 이하의 온도에서는 온도가 낮은 온도로 유지된다면 초전도 회로에 유도된 전류는 감소하지 않고 무한정 순환하게 됩니다. 우델-

초전도 상태의 물질 저항은 약 10-25 Ohm m이며 이는 구리의 저항보다 1017배 낮습니다.

초전도성의 물리적 특성. 초전도 현상은 수은에서 처음 발견되었습니다. T 스트리트 = 4.2 K), 네덜란드 물리학자 Kamerlinkom-Onessom 1911년. 양자 개념에 기초한 현대 초전도 이론은 1957년 미국 과학자 Bardeen, Cooper 및 Schrieffer에 의해 제안되었습니다. 초전도 이론의 발전에 중요한 공헌은 소련 학자 N.N.

금속에서 양전하 이온 매질에서 움직이는 자유 전자는 격자의 열 진동과 상호 작용하여 열 에너지 양자(포논)를 교환하는 반면 전자는 에너지를 흡수하거나 방출할 수 있습니다. 충동을 바꾸십시오. 격자의 참여로 전자 간의 포논 교환이 지속적으로 발생합니다. 포논 교환 상호작용의 결과로, 서로 다른 운동량과 반평행 스핀을 가진 전자 쌍이 상호 인력을 경험하고 소위 쿠퍼 쌍.

단순화된 다이어그램을 살펴보겠습니다(그림 9). 이온 사이를 이동하는 전자 1은 근처 이온을 끌어당겨 이동 궤적을 따라 증가된 양전하 밀도의 국부 영역을 생성합니다. 첫 번째 전자 이후에 움직이는 전자 2는 이 영역에 끌립니다. 결과적으로 격자를 통해 간접적으로 전자 사이에 인력이 발생합니다. 인력은 작고 쌍 형성은 공간에 약하게 국한되어 있으며 끊임없이 부서지고 생성되어 전자 응축물을 형성합니다.

저온(<Т св ) энергия тепловых колебаний решетки чрезвычайно мала и спаренные электроны не рассеиваются на дефектах структуры. Особенность куперовских пар - их импульсная упорядоченность. Электронные волны, описывающие движение пар, имеют одинаковую длину и фазу. Фактически движение всех электронных пар можно рассматривать как распространение одной электронной волны, которая не рассеивается решеткой, «обтекает» дефекты структуры.

쌀. 9. 초전도체에서 전자쌍 형성 방식

절대 영도에서는 페르미 준위 근처에 위치한 모든 전자가 쌍으로 묶여 있습니다. 온도가 증가함에 따라 일부 전자쌍이 붕괴됩니다. 짝을 이루지 않은 전자는 지면에서 들뜬 전자로 이동하며, 구조적 결함으로 인해 산란이 발생하여 이동이 방해를 받습니다. 온도 Tst에서는 모든 쿠퍼 쌍이 완전히 끊어지고 초전도 상태가 사라집니다.

초전도체는 특정 자기 특성을 가지고 있습니다. 반대 스핀을 갖는 전자가 쌍으로 묶여 있기 때문에 결과적으로 쌍의 스핀 모멘트는 0이 되고 초전도체는 이상적인 반자성이 됩니다. 반자성 물질과 마찬가지로 초전도체도 자기장 밖으로 밀려 나옵니다. 외부 자기장은 샘플의 두께에 전혀 침투하지 않으며 가장 얇은 표면층(10-7 ... 10-8m)에서 감쇠됩니다. 추진 효과가 너무 강해서 영구 자석이 자기장을 사용하여 초전도체 링 위에 고정될 수 있습니다. 그러나 자기장의 세기가 특정 임계값 H St를 초과하면 초전도 상태가 파괴될 수 있습니다.

현재 극저온에서 초전도성을 갖는 것으로 알려진 금속은 30종 이상이고, 1000종 이상이 알려져 있다.

다양한 원소의 초전도 합금 및 화합물. 일부 초전도 물질의 매개변수가 표에 나와 있습니다. 5.

			표 5
초전도 물질의 특성

초전도체-	비판적인	초전도체-	비판적인
초전도체-	온도 Tst,	초전도체-	온도 Tst,


초등학교:


		화합물:
		화합물:

		V3 Ga
		V3 Si
		Nb3 Sn
		Nb3Ga
		Nb3Ge

자기장의 영향으로 물질이 초전도 상태에서 일반 전기 전도성 상태로 전이되는 특성에 따라 유형 I 및 유형 II 초전도체가 구별됩니다. 유 유형 I 초전도체이 전환은 전계 강도가 임계값에 도달하자마자 갑자기 발생합니다. 유형 II 초전도체한 상태에서 다른 상태로 점진적으로 전환됩니다. 대부분의 순수 금속은 임계 전이 온도가 4.2K 미만인 유형 I 초전도체입니다.

순수 금속으로 만들어진 II형 초전도체에는 니오븀과 바나듐이 포함됩니다. 초전도 상태로 전이할 수 있는 모든 원소 중에서 니오븀의 임계 전이 온도는 9.4K로 가장 높습니다. II형 초전도체에는 모든 금속간 화합물과 합금이 포함됩니다. 니오브 합금 및 화합물은 가장 중요한 매개변수(전이 온도, 임계 자기장 강도 및 허용 전류)를 갖습니다. 예를 들어, 약 10T의 유도 필드에서 니오븀 주석화물 Nb3 Sn으로 만들어진 와이어는 109A/m2(103A/mm2)보다 높은 밀도의 전류를 전달할 수 있습니다. 니오븀 함량이 높은 초전도 합금은 실용화되었습니다: 65BT(63…68%Nb + 22…26%Ti +

8.5...11.5%Zr) 및 35BT(60...64%Ti + 33.5...36.5%Nb + 1.7...4.3%Zr).

예를 들어, 합금 65BT는 임계 전류 밀도를 갖습니다.

2.8. 106A/m2.

1986년에 고온 초전도 현상이 발견되었는데, 이는 특징적인 원자 배열을 가진 희토류 금속을 기반으로 한 특정 유형의 세라믹에서 나타납니다. 예를 들어, 란타늄 화합물 La2-xMxCuO4(여기서 M = Ba, Sr)는 액체 질소 온도에 가까운 온도에서 초전도 상태로 변환됩니다. 이트륨 합금 YBa2 Cu3 O7에서는 -173°C 이상의 온도에서 초전도 상태로의 전이가 발생합니다.

더 높은 전류 밀도와 초전도 상태로의 더 높은 전이 온도를 갖는 새로운 재료가 개발되고 있습니다. 이와 관련하여 전이 온도가 -158 ° C에 도달하는 화학식 Bi2 Sr2 Ca2 Cu2 Ox를 갖는 소위 비스무트 시스템이 유망합니다.

초전도 요소와 장치는 다양한 과학 기술 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 초전도 상태를 달성하기 위해 이러한 장치는 액체 헬륨 또는 더 저렴한 냉각제인 액체 수소를 사용합니다.

초전도체의 주요 응용 분야 중 하나는 107A/m 이상의 강도를 갖는 초강력 자기장을 생성하는 것과 관련이 있습니다. 이를 통해 가벼운 무게, 크기 및 매우 높은 효율성을 갖춘 강력한 발전기, 전기 기계 및 변압기의 권선을 생산할 수 있습니다. 초전도 시스템에는 외부 전원이 필요하지 않습니다. 또한 고전력 전력선 케이블, 저감쇠 도파관, 메모리 및 제어 장치에도 사용됩니다. 초전도체는 강력한 자석(예: 자기 부상 열차), 극저온 자이로스코프(자기장에서 뼈대가 "부동"하는 극저온 자이로스코프(마찰 없는 지지대))를 만드는 데 사용됩니다.