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难熔金属

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  难熔金属
  广义的难熔金属[1]

难熔金属（英语：Refractory metals），又称耐火金属、耐高温金属、高熔点金属，是指特别耐热不易熔化，并且具有耐磨性的金属。此术语主要是用在材料科学、和冶金工程。这些元素在不同领域中的的定义方式有些不同。最常见的定义方式包括五个元素：两个第五周期元素（铌、钼）和三个第六周期元素（钽、钨、铼）。这些元素有一些共同性质，包括熔点超过2000 °C以上，在室温下具很高的硬度。由于其化学惰性，不易与其他元素反应，而其密度也相对较高。难熔金属因为高熔点，是粉末冶金方法制造的首选。难熔金属的一些应用包括金属工具，高温工作、丝纤维、铸造模具，或在腐蚀性环境中的化学反应器。部分是由于熔点高，难熔金属在很高温下，也不会有蠕变变形的情形。

定义

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在大多数定义下，只有具有极高熔点的金属元素才会列入难熔金属。根据一项定义，熔点超过4000°F（2200 °C）是必须条件。[2]因此，在这个定义下，铌、钼、钽、钨和铼是难熔金属。[3]在更广泛的定义下，所有熔点超过2123 K（1850 °C）的金属都是难熔金属，这样额外多了九个元素：钛、钒、铬、锆、铪、钌、铑、锇和铱。至于锝和极度不稳定的超重元素（上图中位于铹之后的元素，如𬬻、𬭊、𬭳、𬭛等无法在自然界发现）尽管符合难熔金属的定义范畴，但因其具有放射性，所以从来都不被认为是难熔金属，其中锝的熔点已经确认为2430K（2157°C），而𬬻的预测熔点为2400K（2100°C）。[4]

性质

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难熔金属主要性质的比较
名称 铌 钼 钽 钨 铼
溶点 2750 K (2477 °C) 2896 K (2623 °C) 3290 K (3017 °C) 3695 K (3422 °C) 3459 K (3186 °C)
沸点 5017 K (4744 °C) 4912 K (4639 °C) 5731 K (5458 °C) 5828 K (5555 °C) 5869 K (5596 °C)
密度 8.57 g·cm−3 10.28 g·cm−3 16.69 g·cm−3 19.25 g·cm−3 21.02 g·cm−3
杨氏模量 105 GPa 329 GPa 186 GPa 411 GPa 463 GPa
维氏硬度 1320 MPa 1530 MPa 873 MPa 3430 MPa 2450 MPa

相关条目

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参考资料

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  1. Levitin, Valim. High Temperature Strain of Metals and Alloys: Physical Fundamentals. WILEY-VCH. 2006. ISBN 978-3-527-31338-9. 
  2. Brunner, T. Chemical and structural analyses of aerosol and fly-ash particles from fixed-bed biomass combustion plants by electron microscopy. 1st World Conference on Biomass for Energy and Industry: proceedings of the conference held in Sevilla, Spain, 5–9 June 2000 (London: James & James Ltd). 2000. ISBN 1-902916-15-8. 
  3. Spink, Donald. Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, and Titanium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 97–104. doi:10.1021/ie50614a019. 
  4. Hayes, Earl. Chromium and Vanadium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961, 53 (2): 105–107. doi:10.1021/ie50614a020. 
  1. ^ International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Elsevier. [2010-02-07]. （原始内容存档于2012-06-28）. 
  2. ^ Bauccio, Michael; American Society for Metals. Refractory metals. ASM metals reference book. ASM International. 1993: 120–122. ISBN 19939780871704788 请检查|isbn=值 (帮助). 
  3. ^ Metals, Behavior Of; Wilson, J. W. General Behaviour of Refractory Metals. Behavior and Properties of Refractory Metals. 1965-06-01: 1–28. ISBN 9780804701624. 
  4. ^ Davis, Joseph R. Alloying: understanding the basics. 2001: 308–333 [2018-08-29]. ISBN 978-0-87170-744-4. （原始内容存档于2021-06-10）. 


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