فلزات نسوز چگونه فلزاتی اند؟
فلزات نسوز گروهی از آلیاژ ها هستند که مقاومت بالایی در برابر حرارت و سایش دارند.رایج ترین فلزات نسوز را آلیاژ هایی شامل عناصر نئوبیوم، مولیبدن، تانتالیوم، تنگستن و رنیوم تشکیل می دهد. در برخی منابع سه عنصر تیتانیوم، وانادیوم و کروم نیز جزو عناصر سازنده فلزات نسوز به شمار رفته اند.
رایج ترین کاربردهای فلزات نسوز در تولید الکترودهای ذوب شیشه، قطعات کوره و سینک های حرارتی هستند. علاوه بر این، فلزات نسوز معمولاً در صنایع هوافضا و دفاعی مورد استفاده قرار می گیرند.
همه این عناصر در برخی ویژگی ها مشابه اند؛ به طور مثال، همه آن ها دمای ذوب بالای 2200 درجه سانتی گراد دارند و یا مثلا ساختار بلوری نزدیک به هم دارند. در ادامه به بررسی برخی ویژگی های این فلزات می پردازیم.
تنگستن (W)
تنگستن برای اولین بار در سال 1781 توسط شیمیدان سوئدی کارل ویلهلم شیله کشف شد؛ نام تنگستن از کلمات سوئدی “tung” (سنگین) و “sten” (سنگ) گرفته شده است.
در میان همه عناصر جدول تناوبی، تنگستن بالاترین نقطه ذوب (3410 درجه سانتیگراد) را دارد. علاوه بر این، با داشتن چگالی 19.3 گرم بر سانتی متر مکعب، یکی از چگال ترین فلزات جهان نیز به شمار می رود. تنگستن همچنین بالاترین رسانایی گرمایی را در مقایسه با سایر فلزات نسوز نشان می دهد.
این فلز بیشتر به دلیل استفاده از آن در ساخت رشته های لامپ شناخته شده است. علاوه بر این، معمولاً در ایجاد صاعقه های صنعتی به عنوان الکترود استفاده می شود. استفاده بیشتر این عنصر را در ابزار های برش فلز، معدن و حفاری نفت نیز می توان یافت.
مولیبدن (Mo)
مولیبدن برای اولین بار در سال 1894 توسط یک شرکت فرانسوی به عنوان ماده ای در ساخت صفحهات زرهی استفاده شد. یکی از اصلی ترین کاربرد های مولیبدن به عنوان یک عنصر آلیاژ ساز در صنایع فولاد است. از ترکیب مولبیدن و برخی عناصر دیگر در ساخت آلیاژ های استیل 316 استفاده می شود که نسبت به خورندگی اسید مقاوم است.
همچنین از مولبیدن در ساخت آلیاژ TZM که مخفف تیتانیوم (0.5 درصد)، زیرکونیوم (0.08 درصد) و مولیبدن است، به دلیل مقاومت در برابر خزش و استحکام در دما های بالا نیز استفاده می شود.
نئوبیوم (Nb)
این عنصر همچنین با نام دیگرش یعنی کلومبیوم (Cb) نیز شناخته می شود؛ این عنصر اولین بار در سال 1801 در کانکتیکات کشف شد. نئوبیوم معمولاً همراه با تانتالیوم در رگه های معدنی یافت می شود. این عنصر به لحاظ چگالی، کم چگال ترین فلز نسوز است.
کاربرد اصلی نئوبیوم به عنوان یک عنصر آلیاژی در صنایع فولاد مورد استفاده است. به دلیل چگالی کم، المنت نئوبیوم برای ساخت قطعات نسوز با کارایی بالا با وزن کم مناسب است. بنابراین، اغلب در صنعت هوافضا و همچنین در توربین های گازی و ساخت راکتور های هسته ای استفاده می شود.
تانتالیوم (Ta)
تانتالیوم تقریبا همزمان با نئوبیوم کشف شد. یکی از ویژگی های برجسته تانتالیوم، مقاومت فوق العاده آن در برابر خوردگی توسط اسید است. از کاربرد های مهم تانتالیوم، ساخت ابزار آلات جراحی است؛ همچنین از تانتالیوم به عنوان ماده ای برای ساخت دستگاه های صنایع شیمیایی مانند کندانسور، نازل های مواد و مخازن راکتور ها استفاده می شود. علاوه بر این، از تانتالیوم در ساخت خازن های الکترولیتی نیز به طور گسترده ای استفاده می شود.
رنیوم (Re)
رنیوم برای اولین بار در سال 1925 توسط دانشمندان آلمانی، در سنگ معدن پلاتین و کلومبیوم کشف شد. به علت کمیاب بودن این عنصر، گران ترین ماده در بین تمام عناصر سازنده آلیاژ نسوز است.
رنیوم می تواند شکل پذیری و استحکام کششی آلیاژ را تا حد زیادی افزایش دهد. از رنیوم، معمولاً در ساخت راکتور های هسته ای، ژیروسکوپ ها و قطعات الکترونیکی استفاده می شود. اما رایج ترین استفاده از رنیوم، به عنوان یک کاتالیزور برای واکنش های اکسایش و کاهش است.
