Introducció
Els metalls refractaris són un grup de metalls rars que tenen alts punts de fusió, alta estabilitat tèrmica i una resistència excepcional a la corrosió. Com a resultat d'aquestes propietats, els metalls refractaris s'utilitzen en una àmplia gamma d'indústries, com ara aeroespacial, nuclear i de defensa. Una de les propietats clau dels metalls és la seva capacitat de suportar l'estrès mecànic, però sovint hi ha preguntes sobre la fragilitat dels metalls refractaris. En aquest article, analitzarem les propietats dels metalls refractaris que determinen la seva fragilitat i avaluarem si són, de fet, trencadissos.
Què són els metalls refractaris?
Els metalls refractaris són un grup de metalls que tenen punts de fusió superiors a 1850 graus, una resistència excepcional a la calor i al desgast i una excel·lent resistència a la corrosió. Els metalls refractaris inclouen tàntal (Ta), tungstè (W), molibdè (Mo), niobi (Nb), reni (Re) i osmi (Os). A causa dels seus alts punts de fusió i altres propietats desitjables, els metalls refractaris s'utilitzen en una àmplia gamma d'indústries, com ara l'aeronàutica, la defensa i la nuclear. Una de les preguntes clau sobre l'ús de metalls refractaris és si són fràgils.
Què és la fragilitat?
La fragilitat és una propietat que descriu la tendència d'un material a trencar-se o trencar-se sota tensió o tensió. Un material trencadís fallarà sobtadament i sense previ avís quan s'exposa a tensions, mentre que un material més dúctil es deformarà abans de fallar. Hi ha diversos factors que poden contribuir a la fragilitat d'un material, com ara la seva estructura cristal·lina, la consistència de la seva microestructura i la presència de defectes com esquerdes o inclusions.
Factors que afecten la fragilitat dels metalls refractaris
Estructura de cristall:
Els metalls refractaris generalment tenen una estructura cristal·lina cúbica centrada en el cos (bcc), que és inherentment menys dúctil que altres estructures cristal·lines com ara cúbic centrat en la cara (fcc) o hexagonal tancat (hcp). L'estructura de cristall bcc crea un pla de lliscament dins de l'estructura que pot promoure una fractura fràgil quan està tensat.
Microestructura:
La microestructura d'un material també pot afectar la seva fragilitat. Els metalls refractaris sovint es produeixen mitjançant tècniques de metal·lúrgia de pols, que poden crear inconsistències en la microestructura del material. Aquesta inconsistència pot donar lloc a defectes com esquerdes o inclusions que poden afavorir la fractura fràgil.
Impureses:
Les impureses d'un metall també poden contribuir a la seva fragilitat. Els metalls refractaris sovint es produeixen mitjançant tècniques d'alta temperatura que poden introduir impureses dins del material. La presència d'impureses pot crear defectes que afavoreixen la fractura fràgil.
Cas pràctics de metalls refractaris
Tàntal:
El tàntal s'utilitza sovint com a metall refractari en aplicacions d'alta temperatura a causa de la seva excepcional resistència a la calor i al desgast. El tàntal també és conegut per la seva resistència a la corrosió. El tàntal no es considera un metall trencadís, i s'ha demostrat que té una bona ductilitat en determinades condicions.
Tungstè:
El tungstè és un altre metall refractari que s'utilitza sovint en aplicacions d'alta temperatura. El tungstè té un alt punt de fusió i una excel·lent estabilitat tèrmica. El tungstè es considera un metall trencadís, a causa de la seva estructura de cristall bcc.
Molibdè:
El molibdè s'utilitza sovint com a metall refractari a causa del seu alt punt de fusió i una excel·lent estabilitat tèrmica. El molibdè no es considera un metall trencadís, i s'ha demostrat que té una bona ductilitat en determinades condicions.
Niobi:
El niobi s'utilitza sovint com a metall refractari a causa de la seva resistència a les altes temperatures i la seva excel·lent resistència a la corrosió. No se sap que el niobi sigui un metall trencadís, i s'ha demostrat que té una bona ductilitat en determinades condicions.
Reni:
El reni és un metall refractari rar que té una resistència a altes temperatures i una ductilitat excel·lent. El reni no es considera un metall trencadís, i s'ha demostrat que té una bona ductilitat fins i tot a altes temperatures.
Osmi:
L'osmi és un metall refractari rar que té el punt de fusió més alt de qualsevol element conegut. S'ha demostrat que l'osmi és un metall relativament fràgil, a causa de la seva estructura cristal·lina bcc.
Conclusió
Els metalls refractaris són un grup de metalls rars que tenen alts punts de fusió, alta estabilitat tèrmica i una resistència excepcional a la corrosió. A causa de les seves propietats desitjables, els metalls refractaris s'utilitzen en una àmplia gamma d'indústries, com ara aeroespacial, defensa i nuclear. La qüestió de si els metalls refractaris són trencadissos és complexa i depèn de diversos factors, com ara l'estructura cristal·lina, la microestructura i les impureses. Mentre que alguns metalls refractaris es consideren fràgils, d'altres tenen una bona ductilitat en determinades condicions. En general, es pot dir que els metalls refractaris no són inherentment fràgils, però s'han de tenir en compte les seves propietats quan s'utilitzen en aplicacions d'alta tensió.