Đặc điểm và ứng dụng của vật liệu gốc molypden

Có một mối liên hệ không thể tách rời giữa tính chất của vật liệu và ứng dụng của chúng. Đối với một số ứng dụng, một tính chất nhất định, chẳng hạn như độ dẫn điện, là rất quan trọng. Đối với các ứng dụng khác, một loại vật liệu nhất định là lựa chọn tốt nhất vì tính chất tổng thể tốt của nó. Từ "tối ưu" rất quan trọng trong bối cảnh này vì nó có nghĩa là trong khi các vật liệu khác có thể có lợi thế ở một hoặc hai đặc tính, thì vật liệu được chọn sẽ cung cấp giải pháp tốt nhất cho các vấn đề thiết kế kỹ thuật khác nhau mà vật liệu bộ phận cụ thể gặp phải. giải pháp toàn diện. Đôi khi, giải pháp tốt nhất không phải là một vật liệu đơn lẻ mà là sự kết hợp hoặc tổng hợp của nhiều vật liệu, cho phép các nhà thiết kế điều chỉnh các đặc tính mong muốn để đáp ứng những thách thức do một ứng dụng cụ thể đưa ra. Bất chấp điều đó, các giải pháp cuối cùng nổi bật so với đối thủ cạnh tranh là những giải pháp tiết kiệm chi phí. Điều này có nghĩa là các vật liệu như kim loại molypden rất đắt tiền theo tiêu chuẩn vật liệu kỹ thuật thông thường, nhưng chúng phải thể hiện những ưu điểm đáng kể so với các vật liệu cạnh tranh.

Bảng 1 tóm tắt thành phần hóa học danh nghĩa của vật liệu làm từ molypden được bán vào khoảng năm 2012. Bảng này bao gồm các hợp kim làm từ molypden và vật liệu tổng hợp của molypden với các vật liệu khác. Hợp kim molypden có độ bền cao hơn molypden nguyên chất và có thể duy trì độ bền này ở nhiệt độ cao hơn molypden nguyên chất. Các bộ phận hợp kim trong bảng còn được chia nhỏ thành các bảng phụ "thay thế", "ổn định cacbua" và "tăng cường phân tán".

Bảng 1

Hợp kim thay thế là loại hợp kim đơn giản nhất. Trong số đó, các nguyên tử hợp kim thay thế các nguyên tử molypden trên cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối (BCC) của hợp kim (Hình 1). Khi các nguyên tử hợp kim thay thế các nguyên tử molypden, nó sẽ gây ra sức căng trong mạng tinh thể, làm tăng độ bền của vật liệu.

Hình 1 cho thấy sự sắp xếp của các nguyên tử molypden trên một mạng tinh thể được biểu thị bằng một ô đơn vị "tập trung vào vật thể", với các nguyên tử nằm ở bốn góc và ở giữa.

Hình 1

Tái tạo tế bào đơn vị này trực diện trong không gian ba chiều sẽ tạo thành một tinh thể hoàn chỉnh. Mặc dù hợp kim hóa có thể tăng cường độ, nhưng phương pháp chính để tăng cường molypden vẫn là biến dạng cơ học, thường là thông qua cán tiêu chuẩn, rèn quay hoặc biến dạng có thể tăng cường độ của molypden lên tới bốn lần, tùy thuộc vào mức độ biến dạng được áp dụng. Đối với các vật liệu gia công sâu như thanh dây, hệ số tăng thậm chí có thể cao hơn. Ủ loại bỏ ảnh hưởng của quá trình gia công và phục hồi độ bền của nó. Nhiệt độ sử dụng tối đa của hợp kim thay thế có thể cao hơn một chút so với molypden nguyên chất. Tuy nhiên, để tăng đáng kể độ bền ở nhiệt độ cao, các nhà luyện kim đã theo đuổi các phương pháp hợp kim khác.

Hợp kim ổn định bằng cacbua chứa các hạt cacbua kim loại phản ứng nhỏ trong ma trận molypden. Họ cũng được hưởng lợi từ một lượng nhỏ hợp kim thay thế được cung cấp bởi các kim loại phản ứng không có ở dạng cacbua, cũng như sự tăng cường độ cứng xen kẽ từ carbon và các nguyên tố. Nguyên tử oxy trong các hạt không cacbua. Sự kết hợp này duy trì độ bền của molypden ở nhiệt độ cao hơn so với molypden nguyên chất hoặc các hợp kim thay thế đơn giản vì các hạt mịn buộc quá trình phục hồi diễn ra ở nhiệt độ cao hơn. Quá trình sản xuất là yếu tố then chốt tạo nên sự thành công của các hợp kim này. Quá trình này phải đảm bảo rằng kim loại hoạt động và carbon trước tiên được hòa tan trong ma trận molypden và sau đó được kết tủa ở pha phân tán mịn cần thiết trong các quá trình tiếp theo.

Hợp kim tăng cường phân tán sử dụng oxit làm pha thứ hai hoặc trong trường hợp vật liệu Al/K/Si pha tạp, sử dụng các pha nguyên tố phân tán không hòa tan trong ma trận molypden. Trong trường hợp này, các hạt pha thứ hai rất nhỏ và ổn định phải có mặt trong vật liệu khi bắt đầu quá trình biến dạng. Mục đích của quá trình xử lý là tạo ra sự sắp xếp đặc biệt của các hạt này để mang lại độ bền và độ ổn định ở nhiệt độ cao vượt trội.

Vật liệu composite có thể được chia thành hai loại: vật liệu composite nhiều lớp và vật liệu composite dạng bột. Tấm laminate được tạo ra bằng cách cán các vật liệu tổng hợp kết hợp đồng hoặc niken với molypden trong lõi. Vật liệu tổng hợp dạng bột được sản xuất bằng cách trộn/ép/thiêu kết (đôi khi bằng cách ép đẳng tĩnh nóng). ép (HIP, cô đặc) hoặc thấm pha lỏng.

Bảng 2 tham khảo chéo một số chức năng và ứng dụng, chỉ ra chức năng quan trọng của từng ứng dụng. Chỉ một số tính năng hoặc ứng dụng được liệt kê ở đây. Các đặc điểm sản xuất như khả năng xử lý và khả năng định hình đóng vai trò quan trọng trong quyết định kinh tế để sản xuất một bộ phận cụ thể, nhưng việc lựa chọn vật liệu cơ bản được quyết định bởi các yêu cầu của ứng dụng. Rõ ràng từ bảng này là không có ứng dụng nào được xây dựng chỉ xung quanh một thành phần. Ví dụ, tản nhiệt cho chất bán dẫn điện phải có hệ số giãn nở nhiệt nhất định để giảm thiểu ứng suất nhiệt trong quá trình hoạt động, nhưng chúng cũng phải dẫn nhiệt và điện hiệu quả, vì công việc của chúng cũng đòi hỏi chúng không chỉ cho dòng điện đi qua mà còn phải mang điện đi. . Nhiệt bán dẫn. Nếu thiết bị điện được sử dụng trong máy bay hoặc tàu vũ trụ, mật độ sẽ trở thành yếu tố quan trọng hơn so với khi nó là một phần của thiết bị điều khiển công suất động cơ cố định lớn.

 ban 2

Vì vậy, người ta phải xem xét “gói” các thuộc tính khi kết hợp vật liệu với các ứng dụng. Khi đã hiểu được tập hợp các đặc tính cần thiết cho một ứng dụng cụ thể, hợp kim hoặc hỗn hợp thích hợp có thể được chọn cho ứng dụng đó. Khi không có sẵn vật liệu nào - Khi có sẵn vật liệu sản xuất, có thể cân nhắc phát triển vật liệu mới với nhiều đặc tính tùy chỉnh. Khi đưa ra quyết định này, cần phải hiểu các vật liệu cạnh tranh cũng như chi phí, tính sẵn có và độ tin cậy của chúng so với các vật liệu làm từ molypden.

Những sảm phẩm tương tự