1. Εισαγωγή: Σημασία του σημείου τήξης των μετάλλων
1.1 Ποιο είναι το σημείο τήξης των μετάλλων?
Το σημείο τήξης των μετάλλων είναι η θερμοκρασία στην οποία αλλάζει από στερεό σε υγρό σε τυπική ατμοσφαιρική πίεση.
Αυτή η αλλαγή φάσης συμβαίνει όταν η θερμική ενέργεια ξεπερνά τους μεταλλικούς δεσμούς που συγκρατούν άτομα σε μια άκαμπτη δομή πλέγματος.
Για παράδειγμα, βολφράμιο, με σημείο τήξης 3.422 ° C, διατηρεί τη δομική ακεραιότητά της σε ακραία θερμότητα, Ενώ ο υδράργυρος λιώνει στους -39 ° C, υπάρχει ως υγρό σε θερμοκρασία δωματίου.
Με απλά λόγια, Το σημείο τήξης των μετάλλων αναφέρεται στη θερμοκρασία στην οποία αλλάζει το μέταλλο από στερεό σε υγρό.
1.2 Γιατί πρέπει να μελετήσουμε το σημείο τήξης των μετάλλων?
Η κατανόηση των σημείων τήξης είναι κρίσιμη για:
- Επιλογή υλικού: Οι μηχανικοί επιλέγουν μέταλλα με βάση τα σημεία τήξης για εφαρμογές όπως κινητήρες αεριωθούμενου (κράματα υψηλής θερμοκρασίας) ή συγκόλληση (κράματα χαμηλής τήξης).
- Αποδοτικότητα κατασκευής: Τα σημεία τήξης υπαγορεύουν το κόστος ενέργειας σε χυτήρια και διαδικασίες επιρροής όπως χύτευση ή συγκόλληση.
- Επιστημονική καινοτομία: Η έρευνα σχετικά με τη συμπεριφορά τήξης οδηγεί σε εξελίξεις στη νανοτεχνολογία και την επιστήμη υλικών υψηλής πίεσης.
2. Εισαγωγή στα κοινά μέταλλα
Τα μέταλλα κατηγοριοποιούνται σε υποσιδηρούχος (με βάση το σίδερο) και μη σιδηρούχος (μη σίδηρος) ομάδες. Παρακάτω είναι βασικά παραδείγματα:
| Μέταλλο/κράμα | Τύπος | Σημείο Τήξης (°C) | Βασικές ιδιότητες | Πρωτογενείς εφαρμογές |
|---|---|---|---|---|
| Βολφράμιο | Καθαρό μέταλλο | 3,422 | Το υψηλότερο σημείο τήξης μεταξύ των μετάλλων, Εξαιρετική θερμική σταθερότητα, υψηλή πυκνότητα. | Ακροφύσια πυραύλων, νημάτια λαμπτήρα πυρακτώσεως, εργαλεία κοπής υψηλής ταχύτητας. |
| Μολυβδαίνιο | Καθαρό μέταλλο | 2,623 | Υψηλό σημείο τήξης, αντοχή στη διάβρωση, θερμική αγωγιμότητα. | Λεπίδες στροβίλου αεροδιαστημικής, πυρηνικοί αντιδραστήρες, ηλεκτρόδια τήξης γυαλιού. |
| Νικέλιο | Καθαρό μέταλλο | 1,455 | Υψηλή αντοχή, αντοχή στη διάβρωση, μαγνητικές ιδιότητες. | Από ανοξείδωτο χάλυβα, Υπαλλήλια (π.χ., Αναγκάζω), μπαταρίες, νομισματοκοπία. |
| Τιτάνιο | Καθαρό μέταλλο | 1,668 | Αναλογία υψηλής αντοχής προς βάρος, βιοσυμβατότης, αντοχή στη διάβρωση. | Κατασκευές αεροσκαφών, ιατρικά εμφυτεύματα, αθλητικό εξοπλισμό. |
| Χαλκός | Καθαρό μέταλλο | 1,083 | Εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, Δούκα. | Ηλεκτρική καλωδίωση, εναλλάκτες θερμότητας, υδραυλικά. |
| Αλουμίνιο | Καθαρό μέταλλο | 660 | Πυγμάχος ελαφρού βάρους, ανθεκτικό στη διάβρωση, υψηλή θερμική αγωγιμότητα. | Στοιχεία αεροδιαστημικής, ανταλλακτικά αυτοκινήτων, συσκευασία. |
| Σίδερο | Καθαρό μέταλλο | 1,538 | Ισχυρός, μαγνητικός, Χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή χάλυβα. | Κατασκευή, μηχανήματα, αυτοκινητοβιομηχανία. |
| Ανοξείδωτο ατσάλι | Σιδηρούχο κράμα | 1,375-1,510 | Ανθεκτικό στη διάβρωση, υψηλή δύναμη, αντοχή στη θερμότητα. | Μαγειρικά σκεύη, ιατρικές συσκευές, αρχιτεκτονικές δομές. |
| Ψευδάργυρος | Καθαρό μέταλλο | 419.5 | Ανθεκτικό στη διάβρωση, χαμηλό σημείο τήξης. | Γαλβανισμός χάλυβα, μπαταρίες, χύτευση. |
| Μαγνήσιο | Καθαρό μέταλλο | 650 | Πυγμάχος ελαφρού βάρους, υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος, εύφλεκτος. | Στοιχεία αεροδιαστημικής, ανταλλακτικά αυτοκινήτων, ηλεκτρονική. |
| Χρυσός | Πολύτιμο μέταλλο | 1,064 | Δούκα, ανθεκτικό στη διάβρωση, Εξαιρετική αγωγιμότητα. | Κοσμήματα, ηλεκτρονική, νόμισμα, ιατρικές συσκευές. |
| Ασήμι | Πολύτιμο μέταλλο | 961 | Υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα, ελατός, αντιμικροβιακές ιδιότητες. | Ηλεκτρονική, κοσμήματα, καθρέφτες, φωτογραφία. |
| Πλατίνα | Πολύτιμο μέταλλο | 1,768 | Υψηλό σημείο τήξης, ανθεκτικό στη διάβρωση, καταλυτικές ιδιότητες. | Καταλυτικοί μετατροπείς, κοσμήματα, εργαστηριακός εξοπλισμός. |
| Παλλάδιο | Πολύτιμο μέταλλο | 1,555 | Υψηλό σημείο τήξης, ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου. | Ηλεκτρονική, οδοντιατρική, κυψέλες καυσίμου. |
| Μόλυβδος | Καθαρό μέταλλο | 327.5 | Πυκνός, χαμηλό σημείο τήξης, τοξικός. | Μπαταρίες, θωράκιση ακτινοβολίας, κόλλα μετάλλων (σταδιακά σε πολλές εφαρμογές). |
| Υδράργυρος | Καθαρό μέταλλο | -38.83 | Υγρό σε θερμοκρασία δωματίου, τοξικός. | Θερμόμετρα, διακόπτης, οδοντικά αμαλγάματα (σταδιακώς). |
| Γάλλιο | Καθαρό μέταλλο | 29.76 | Χαμηλό σημείο τήξης, επεκτείνεται όταν στερεοποιείται. | Ηλεκτρονική, ιατρικές συσκευές, θερμόμετρα. |
Βασικές γνώσεις από το τραπέζι
- Πρωταθλητές υψηλής θερμοκρασίας:
- Βολφράμιο (3,422°C) και μολυβδαίνιο (2,623°C) κυριαρχούν τα ακραία περιβάλλοντα, όπως ακροφύσια πυραύλων και πυρηνικοί αντιδραστήρες.
- Superalloys με βάση το νικέλιο (π.χ., Αναγκάζω) διατηρήστε την αντοχή στους 1.000 ° C, Κρίσιμοι για κινητήρες αεριωθούμενου.
- Βιομηχανικές εργασίες:
- Από ανοξείδωτο χάλυβα (1,375-1,510 ° C) ισορροπεί την αντοχή στη διάβρωση και τη δύναμη για ιατρικές και αρχιτεκτονικές εφαρμογές.
- Αλουμίνιο (660°C) και μαγνήσιο (650°C) Ενεργοποιήστε τα ελαφριά σχέδια στην αεροδιαστημική και την αυτοκινητοβιομηχανία.
- Εξειδικευμένα κράματα:
- Μπρούντζος (850-1,000 ° C) και ορείχαλκος (900-940 ° C) Excel σε διακοσμητικές και θαλάσσιες εφαρμογές λόγω της αντίστασης της διάβρωσης τους.
- Συγκόλληση με κασσίτερο (183°C) και SAC305 (217°C) είναι απαραίτητα για τη συναρμολόγηση ηλεκτρονικών ειδών, με εναλλακτικές λύσεις χωρίς μόλυβδο που κερδίζουν έλξη.
- Πολύτιμα μέταλλα:
- Χρυσός (1,064°C) και ασήμι (961°C) είναι κρίσιμα στα ηλεκτρονικά για την αγωγιμότητα και την αντίσταση στη διάβρωση.
- Πλατίνα (1,768°C) και παλλάδιο (1,555°C) Σερβίρετε σε υψηλής θερμοκρασίας και καταλυτικές εφαρμογές.
- Εξειδικευμένες εφαρμογές:
- Ζιρκόνιο (1,855°C) χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες λόγω της χαμηλής απορρόφησης νετρονίων.
- Υδράργυρος (-38.83°C) και γάλλιο (29.76°C) Βρείτε μοναδικούς ρόλους σε θερμόμετρα και συσκευές χαμηλής θερμοκρασίας.
3. Σημείο τήξης των μετάλλων
Τα διαφορετικά μέταλλα έχουν διαφορετικά σημεία τήξης. Για το ίδιο μέταλλο, Τα σημεία τήξης των καθαρών μετάλλων και των κραμάτων είναι επίσης διαφορετικά.
Εισάγουμε λεπτομερώς τα σημεία τήξης ορισμένων κοινών μετάλλων:
3.1 Σημείο τήξης αλουμινίου
Το αλουμίνιο έχει σχετικά χαμηλό σημείο τήξης, με το σημείο τήξης αλουμινίου σε περίπου 660 ° C (1,220° F).[℃ to ℉ Μετατροπέας]
Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά το αλουμίνιο εύκολο στη δουλειά, επιτρέποντας την αποτελεσματική χύτευση, συγκόλληση, και διαδικασίες κατεργασίας.
Το χαμηλό σημείο τήξης, σε συνδυασμό με την ελαφριά αντίσταση και τη διάβρωση, συμβάλλει στην ευρεία χρήση του στο αεροδιαστημική βιομηχανία, αυτοκινητοβιομηχανία, και βιομηχανίες συσκευασίας.
3.1.1 Καθαρό αλουμίνιο
- Σημείο Τήξης: 660°C (1220° F) (στο 1 ΑΤΜ).
- Θερμοδυναμική:
- Ενθαλπία σύντηξης (ΔHFUS): 10.79 KJ/mol.
- Κρυσταλλική δομή: Κυβικό με επίκεντρο το πρόσωπο (FCC), Ενεργοποίηση στενής ατομικής συσκευασίας και μέτριας αντοχής μεταλλικού δεσμού.
- Αντίκτυπο καθαρότητας:
- Αλουμίνιο υψηλής καθαρότητας (99.99%) λιώνει στους 660 ° C, ενώ αλουμίνιο βιομηχανικής ποιότητας (99.0-99,9%) μπορεί να παρουσιάσει μικρές παραλλαγές (± 1-2 ° C) Λόγω ιχνοστοιχείων (π.χ., σίδερο, πυρίτιο).
3.1.2 Κράματα αλουμινίου
| Κράμα | Φάσμα σημείων τήξης (°C) | Βασική σύνθεση | Εφαρμογές |
|---|---|---|---|
| 6061 (Al-Mg-Si) | 582-652 | 95% Ο Αλ, 1% Mg, 0.6% Και | Στοιχεία αεροδιαστημικής, κουφώματα ποδηλάτων (ισορροπία αντοχής και μορφοποιησίας). |
| 356 (Αλ-Σι) | 577-615 | 92% Ο Αλ, 7% Και, 0.3% Mg | Μέρη κινητήρα αυτοκινήτων (Εξαιρετική χύτευση). |
| 5052 (Al-MG) | 607-652 | 97% Ο Αλ, 2.5% Mg | Θαλάσσιο υλικό, δοχεία πίεσης (αντοχή στη διάβρωση). |
3.2 Σημείο τήξης χαλκού
Ο χαλκός λιώνει γύρω 1,085°C (1,985° F). Αυτό το μέταλλο είναι γνωστό για την εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα του, καθιστώντας την προτιμώμενη επιλογή για εφαρμογές ηλεκτρικής καλωδίωσης και υδραυλικών εγκαταστάσεων.
Το υψηλότερο σημείο τήξης σε σύγκριση με το αλουμίνιο επιτρέπει στον χαλκό να διατηρήσει τη δομική του ακεραιότητα σε περιβάλλοντα υψηλότερης θερμοκρασίας, που είναι ζωτικής σημασίας για την απόδοσή του σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές.
3.2.1 Καθαρός χαλκός
- Σημείο τήξης χαλκού: 1083°C (1981° F) (στο 1 ΑΤΜ).
- Θερμοδυναμική:
- Ενθαλπία σύντηξης (ΔHFUS): 13.05 KJ/mol.
- Κρυσταλλική δομή: FCC, με ισχυρούς μεταλλικούς δεσμούς λόγω δύο ηλεκτρονίων σθένους ανά άτομο.
- Αντίκτυπο καθαρότητας:
- Χαλκός χωρίς οξυγόνο (OFC, 99.99% καθαρός) λιώνει στους 1083 ° C, Ενώ ο εμπορικός χαλκός (99.9% καθαρός) μπορεί να έχει ελαφρώς χαμηλότερο σημείο τήξης (1082°C) Λόγω οξυγόνου (0.01%) σχηματίζοντας ένα ευτηκτικό cu₂o.
3.2.2 Κράματα χαλκού
| Κράμα | Φάσμα σημείων τήξης (°C) | Βασική σύνθεση | Εφαρμογές |
|---|---|---|---|
| Ορείχαλκος (CU-ZN) | 900-940 | 60-90% Cu, 10-40% Zn | Υδραυλικά είδη, μουσικά όργανα (εύκολη χύτευση). |
| Μπρούντζος (Με-SN) | 950-1000 | 88-95% Cu, 5-12% SN | Έδρανα, αγάλματα (χαμηλή τριβή, υψηλή ανθεκτικότητα). |
| Χαλκής (70/30) | 1315 | 70% Cu, 30% Σε | Εναλλάκτες θερμότητας (υψηλό σημείο τήξης, αντοχή στη διάβρωση). |
3.3 Σημείο τήξης από ανοξείδωτο χάλυβα
Ο σημείο τήξης από ανοξείδωτο χάλυβα ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεσή του, Αλλά γενικά κυμαίνεται από 1,370° C έως 1.540 ° C (2,500° F έως 2.804 ° F).
Αυτή η παραλλαγή προκύπτει από τα διαφορετικά στοιχεία κράματος, όπως το νικέλιο και το χρωμίου, χρησιμοποιείται σε σκευάσματα από ανοξείδωτο χάλυβα.
Το υψηλό σημείο τήξης, μαζί με την αντίσταση και τη δύναμη της διάβρωσης, Κάνει ανοξείδωτο χάλυβα ιδανικό για εφαρμογές στην κατασκευή, μαγειρικά σκεύη, και ιατρικά μέσα.
3.3.1 Καθαρό σιδήρου εναντίον. Ανοξείδωτο ατσάλι
- Καθαρό σημείο τήξης σιδήρου: 1538°C.
- Εύρος τήξης από ανοξείδωτο χάλυβα: 1375-1510 ° C, ανάλογα με τη σύνθεση κράματος.
3.3.2 Κοινοί βαθμοί από ανοξείδωτο χάλυβα
| Βαθμός | Φάσμα σημείων τήξης (°C) | Βασικά στοιχεία κράματος | Εφαρμογές |
|---|---|---|---|
| 304 (ΣΕ 1.4301 Ανοξείδωτο ατσάλι) | 1398-1454 | 18% Cr, 8% Σε, ισορροπία Fe | Μαγειρικά σκεύη, ιατρικές συσκευές (αντοχή στη διάβρωση). |
| 316 (Θαλάσσιος βαθμός) | 1375-1450 | 16% Cr, 10% Σε, 2% Μο | Θαλάσσιος εξοπλισμός, χημική επεξεργασία (ενισχυμένη αντίσταση στη διάβρωση). |
| 430 (Φερριτικός) | 1420-1510 | 16-18% CR, ΟΧΙ ΝΙ | Αυτοκίνητη επένδυση, συσκευές (οικονομικά αποδοτικό, μαγνητικός). |
3.3.3 Οι επιρροές του σημείου τήξης
- Χρωμίου και νικέλιο: Αυτά τα στοιχεία αυξάνουν το σημείο τήξης σε σύγκριση με το καθαρό σίδερο σταθεροποιώντας τη δομή της FCC και ενισχύοντας τους μεταλλικούς δεσμούς.
- Περιεκτικότητα σε άνθρακα: Υψηλότερος άνθρακας (π.χ., 0.15% σε 410 ανοξείδωτος) μειώνει ελαφρώς το σημείο τήξης λόγω σχηματισμού καρβιδίου.
3.4 Σημείο τήξης
Ο Σημείο τήξης είναι περίπου 1,064°C (1,947° F).
Αυτό το πολύτιμο μέταλλο εκτιμάται όχι μόνο για την αισθητική της έκκληση, αλλά και για την εξαιρετική αγωγιμότητα και την αντίσταση της στην αμαρτία.
Το σχετικά χαμηλό σημείο τήξης του Gold διευκολύνει τη χρήση του σε κοσμήματα και ηλεκτρονικά, όπου μπορεί εύκολα να διαμορφωθεί και να συγκολληθεί χωρίς σημαντική θερμική αποικοδόμηση.
3.4.1 Καθαρός χρυσός
- Σημείο Τήξης: 1064°C (1947° F) (στο 1 ΑΤΜ).
- Θερμοδυναμική:
- Ενθαλπία σύντηξης (ΔHFUS): 12.55 KJ/mol.
- Κρυσταλλική δομή: FCC, με εξαιρετική ευελιξία λόγω αδύναμων μεταλλικών δεσμών (χαμηλό σημείο τήξης για ένα πολύτιμο μέταλλο).
3.4.2 Κράματα χρυσού
| Κράμα | Φάσμα σημείων τήξης (°C) | Βασική σύνθεση | Εφαρμογές |
|---|---|---|---|
| 18K χρυσός (75% Au) | 1063-1065 | 75% Au, 12.5% AG, 12.5% Cu | Κοσμήματα, νομίσματα (ισορροπημένη σκληρότητα και ολκιμότητα). |
| Λευκός χρυσός | 930-1040 | 75% Au, 25% PD/NI/Zn | Πολυτελή κοσμήματα (υψηλότερο σημείο τήξης από καθαρό χρυσό λόγω παλλαδίου/νικελίου). |
| Κράμα χρυσού | 850-950 | 50-90% AU, 10-50% AG | Οδοντικά κράματα, διακοσμητικές τέχνες (χαμηλότερο σημείο τήξης για ευκολία χύτευσης). |
3.5 Σημείο τήξης του τιτανίου
Το τιτάνιο λιώνει περίπου 1,668°C (3,034° F), καθιστώντας το ένα από τα μέταλλα με ένα υψηλό σημείο τήξης.
Αυτό το ακίνητο, Σε συνδυασμό με την αναλογία υψηλής αντοχής προς βάρος και αντίσταση στη διάβρωση, Κάνει το Titanium ιδανικό για εφαρμογές αεροδιαστημικής, ιατρικά εμφυτεύματα, και μηχανήματα υψηλής απόδοσης.
Η κατανόηση του σημείου τήξης είναι ζωτικής σημασίας για διαδικασίες όπως η χύτευση και η συγκόλληση για να εξασφαλιστεί η ακεραιότητα του υλικού.
3.5.1 Καθαρό τιτάνιο
- Σημείο Τήξης: 1668°C (3034° F) (στο 1 ΑΤΜ).
- Θερμοδυναμική:
- Ενθαλπία σύντηξης (ΔHFUS): 20.9 KJ/mol.
- Κρυσταλλική δομή: Εξαγωνική στενή συσκευασία (HCP) σε χαμηλές θερμοκρασίες, μετάβαση σε BCC (βήτα-βήμα) πάνω από 882 ° C.
3.5.2 Κράματα τιτανίου
| Κράμα | Φάσμα σημείων τήξης (°C) | Βασική σύνθεση | Εφαρμογές |
|---|---|---|---|
| TI-6AL-4V (Βαθμός 5) | 1600-1660 | 90% Του, 6% Ο Αλ, 4% V | Φτερά αεροσκάφους, ορθοπεδικά εμφυτεύματα (υψηλή δύναμη, βιοσυμβατότης). |
| TI-5AL-5V-5MO-3CR | 1560-1620 | 82% Του, 5% Ο Αλ, 5% V, 5% Μο | Εξαρτήματα αεροδιαστημικής υψηλής θερμοκρασίας (π.χ., μέρη κινητήρα τζετ). |
| Εμπορικά καθαρός (CP TI) | 1660-1670 | 99% Του, 1% ιχνοστοιχεία | Χημική επεξεργασία, θαλάσσιες εφαρμογές (αντοχή στη διάβρωση) |
3.6 Σημείο τήξης
Το Tantalum έχει ένα εξαιρετικά υψηλό σημείο τήξης γύρω 3,017°C (5,463° F).
Αυτό το ανθεκτικό μέταλλο είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση και την οξείδωση, καθιστώντας το κατάλληλο για χρήση σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως χημική επεξεργασία και εφαρμογές αεροδιαστημικής.
Το υψηλό σημείο τήξης του επιτρέπει στο tantalum να διατηρήσει τη δύναμη και τη σταθερότητά του ακόμη και σε αυξημένες θερμοκρασίες, ενισχύοντας περαιτέρω τη χρησιμότητά της σε εξειδικευμένες εφαρμογές.
3.6.1 Καθαρό ταντάλιο
- Σημείο Τήξης: 2980°C (5396° F) (στο 1 ΑΤΜ, Τέταρτη υψηλότερη μεταξύ των καθαρών μετάλλων).
- Θερμοδυναμική:
- Ενθαλπία σύντηξης (ΔHFUS): 35.3 KJ/mol.
- Κρυσταλλική δομή: Κυβικά με επίκεντρο το σώμα (BCC), με εξαιρετικά ισχυρούς μεταλλικούς δεσμούς λόγω του υψηλού ατομικού βάρους του (180.95 u) και πέντε ηλεκτρόνια σθένους.
3.6.2 Κράματα ταντάλου
| Κράμα | Φάσμα σημείων τήξης (°C) | Βασική σύνθεση | Εφαρμογές |
|---|---|---|---|
| Ταντάλιο | 3000-3100 | 90-95% κατά, 5-10% W | Ακροφύσια πυραύλων, εξαρτήματα φούρνου (ενισχυμένη δύναμη υψηλής θερμοκρασίας). |
| Ταντάλου-νιόβιο | 2950-2980 | 80% Αντιμέτωπος, 20% Σβούνι | Χημικοί αντιδραστήρες, πυρηνικές εφαρμογές (αντοχή στη διάβρωση). |
Το σημείο τήξης κάθε μετάλλου, επηρεάζεται από την καθαρότητα, κραδασμός, και κρυσταλλική δομή, υπαγορεύει τη συμπεριφορά της σε εφαρμογές κατασκευής και τελικής χρήσης, επισημαίνοντας τον κρίσιμο ρόλο αυτής της ιδιοκτησίας στην επιστήμη και τη μηχανική των υλικών.
4. Κοινό σημείο τήξης της σύγκρισης μετάλλων
4.1 Μέταλλα υψηλής τήξης (> 2000 °C)
Τα ανθεκτικά μέταλλα κυριαρχούν σε αυτήν την κατηγορία:
| Μέταλλο | Σημείο Τήξης (°C) | Κρυσταλλική δομή |
|---|---|---|
| Βολφράμιο | 3422 | Κυβικά με επίκεντρο το σώμα (BCC) |
| Ταντάλιο | 3017 | Κυβικά με επίκεντρο το σώμα (BCC) |
| Ρήνιο | 3186 | Εξάγωνος πλησίον |
| Μολυβδαίνιο | 2623 | Κυβικά με επίκεντρο το σώμα (BCC) |
4.2 Μέταλλα μεσαίου και χαμηλού σημείου τήξης (600-2000 ° C)
| Μέταλλο | Σημείο Τήξης (°C) |
|---|---|
| Σίδερο | 1538 |
| Νικέλιο | 1452 |
| Χαλκός | 1085 |
| Ψευδάργυρος | 420 |
4.3 Μεταλλάκια και κράματα Ultra -Low Felting Point
- Υδράργυρος: -38.83 ° C (υγρό σε θερμοκρασία δωματίου)
- Γάλλιο: 29.76 °C (Λιώνει στην παλάμη)
- Μέταλλο του ξύλου (~ 70 ° C): Eutectic BI -PB -SN -CD κράμα που χρησιμοποιείται σε συσκευές ασφαλείας
- Το μέταλλο του πεδίου (~ 62 ° C): μη τοξικό κράμα BI -In -Sn, Εναλλακτική λύση στο μέταλλο του Wood Wikipedia.
5. Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν το σημείο τήξης των μετάλλων
5.1 Κρυσταλλική δομή
- Κυβικό με επίκεντρο το πρόσωπο (FCC): Τα άτομα είναι σφιχτά συσκευασμένα, Αύξηση σημείων τήξης (π.χ., χαλκός: 1,085°C).
- Κυβικά με επίκεντρο το σώμα (BCC): Λιγότερο πυκνή συσκευασία μειώνει τα σημεία τήξης (π.χ., σίδερο: 1,538° C έναντι. Δομή BCC της βολφραμίου).
5.2 Δύναμη μεταλλικών δεσμών
Μέταλλα με περισσότερα ηλεκτρόνια σθένους (π.χ., χαλκός 1 ηλεκτρόνιο σθένους) σχηματίζουν ισχυρότερους δεσμούς, αυξάνοντας τα σημεία τήξης.
5.3 Καθαρότητα και ακαθαρσίες
- Μέταλλα: Υψηλότερα σημεία τήξης λόγω ομοιόμορφων κρυσταλλικών πλεγμάτων (π.χ., καθαρός κασσίτερος: 231.9°C).
- Ακαθαρσίες: Διαταράξτε τη δομή του πλέγματος, μείωση των σημείων τήξης (π.χ., ακάθαρτο "παράσιτο κασσίτερου" στους -30 ° C).
5.4 Επίδραση της πίεσης
- Υψηλή πίεση: Αυξάνει τα σημεία τήξης με συμπίεση ατομικής απόστασης (π.χ., Το Diamond απαιτεί 10 Πίεση GPA για σχηματισμό).
- Χαμηλή πίεση: Μειώνει τα σημεία τήξης (π.χ., μέταλλα σε περιβάλλοντα κενού).
5.5 Φαινόμενο κράματος
- Στερεά κράματα διαλύματος: Ελαφρώς χαμηλότερα σημεία τήξης (π.χ., ανοξείδωτο χάλυβα: 1,450° C έναντι. καθαρός σιδερένιος).
- Διαμεταλλικές ενώσεις: Χαμηλότερος (π.χ., Ni3al: 1,455° C έναντι. καθαρό νικέλιο: 1,453°C).
6. Πρακτικές εφαρμογές του σημείου τήξης μετάλλων
6.1 Επιλογή υλικού και σχεδιασμός μηχανικής
- Αεροδιαστημική:
- Superalloys με βάση το νικέλιο (π.χ., Αναγκάζω 718, 1260-1340 ° C) αντέξτε τις θερμοκρασίες του στροβίλου μέχρι 1000 ° C.
- Πυρηνικοί αντιδραστήρες:
- Ζιρκόνιο (1855°C) Οι ράβδοι καυσίμου επενδύσεων λόγω της χαμηλής απορρόφησης νετρονίων και της υψηλής αντοχής στη διάβρωση.
6.2 Βασικός ρόλος στη βιομηχανική κατασκευή
- Χύσιμο:
- Αλουμίνιο (660°C) μεταδίδεται σε εξαρτήματα αυτοκινήτων χρησιμοποιώντας διαδικασίες χαμηλής ενέργειας.
- Συγκόλληση:
- Από ανοξείδωτο χάλυβα (1375-1510 ° C) απαιτεί ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας για να αποφευχθεί η θερμική παραμόρφωση.
6.3 Επιστημονική έρευνα και υλική ανάπτυξη
- Νανοτεχνολογία:
- Νανοκρυσταλλικό νικέλιο (10 NM Grains) λιώνει στους 1300 ° C, 155° C χαμηλότερο από το χονδροειδές νικέλιο (1455°C) Λόγω επιφανειακών επιδράσεων .
- Κράματα υψηλής εντροπίας:
- Κράματα όπως Αλκοκφένι Έκθεση προσαρμοσμένων σημείων τήξης για ακραία περιβάλλοντα.
6.4 Εκδήλωση στην καθημερινή ζωή
- Ηλεκτρονική:
- Συγκόλληση με κασσίτερο (183°C) ενώνει τις πλακέτες χωρίς βλάβη εξαρτημάτων.
- Κοσμήματα:
- Χρυσός (1064°C) και ασήμι (961°C) λειώνονται σε περίπλοκα σχέδια για διακοσμητικούς σκοπούς.
7. Συχνές ερωτήσεις
Ε1: Γιατί τα κράματα έχουν συχνά χαμηλότερα σημεία τήξης από τα καθαρά μέταλλα?
ΕΝΑ: Το κράμα διαταράσσει την ατομική συσκευασία, αποδυνάμωση ομόλογων. Για παράδειγμα, ορείχαλκος (χαλκός) λιώνει στους 900-940 ° C, Κάτω από τους 1083 ° C του Pure Copper.
Ε2: Μπορεί να αλλάξει πίεση το σημείο τήξης ενός μετάλλου?
ΕΝΑ: Ναί. Όσο υψηλότερη είναι η πίεση, Όσο υψηλότερο είναι το σημείο τήξης. (π.χ., σιδερώνω 1000 Οι ATM λιώνει στους 1545 ° C).
Ε33: Πώς μετράται το σημείο τήξης ενός μετάλλου?
ΕΝΑ: Οι τεχνικές περιλαμβάνουν Θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης (DSC), Φίκες με βάση το θερμοστοιχείο, και Οπτική πυρομετρία.
Ε4: Υπάρχουν μέταλλα που λιώνουν κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου?
ΕΝΑ: Ναί, π.χ., υδράργυρος (-38.83°C) και γάλλιο (29.76°C).
8. Σύναψη
Το σημείο τήξης των μετάλλων είναι ένας ακρογωνιαίος λίθος της επιστήμης των υλικών, επηρεάζοντας τα πάντα από τα καθημερινά εργαλεία έως τις τεχνολογίες αιχμής.
Η κατανόηση του σημείου τήξης των μετάλλων στηρίζει το χρηματοκιβώτιο, αποτελεσματικός, και καινοτόμο χρήση υλικών σε όλες τις βιομηχανίες.
Από την καθημερινή συγκόλληση έως τις εφαρμογές αεροδιαστημικής αιχμής, Η κυριαρχία της συμπεριφοράς τήξης εξουσιοδοτεί τους μηχανικούς και τους επιστήμονες να προσαρμόσουν την απόδοση, μείωση του κινδύνου, και πρωτοποριακά νέα κράματα για τις προκλήσεις του αύριο.