Obtenez la définition et découvrez les éléments auxquels le terme fait référence
Le terme «métal réfractaire» est utilisé pour décrire un groupe d'éléments métalliques ayant des points de fusion exceptionnellement élevés et résistant à l'usure, à la corrosion et à la déformation.
Les utilisations industrielles du terme métal réfractaire font le plus souvent référence à cinq éléments couramment utilisés:
Cependant, des définitions plus larges ont également inclus les métaux moins couramment utilisés:
- Chrome (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmium (Os)
- Rhodium (Rh)
- Ruthénium (Ru)
- Titane (Ti)
- Vanadium (V)
- Zirconium (Zr)
Les caractéristiques
La caractéristique d'identification des métaux réfractaires est leur résistance à la chaleur. Les cinq métaux réfractaires industriels ont tous des points de fusion supérieurs à 2000 ° C (3632 ° F).
La résistance des métaux réfractaires à haute température, en combinaison avec leur dureté, les rend idéaux pour les outils de coupe et de perçage.
Les métaux réfractaires sont également très résistants aux chocs thermiques, ce qui signifie que le chauffage et le refroidissement répétés ne provoqueront pas facilement de dilatation, de stress et de fissures.
Les métaux ont tous des densités élevées (ils sont lourds) ainsi que de bonnes propriétés de conductivité électrique et thermique.
Une autre propriété importante est leur résistance au fluage, la tendance des métaux à se déformer lentement sous l'influence du stress.
En raison de leur capacité à former une couche protectrice, les métaux réfractaires sont également résistants à la corrosion, bien qu'ils s'oxydent facilement à des températures élevées.
Métaux réfractaires et métallurgie des poudres
En raison de leurs points de fusion et de leur dureté élevés, les métaux réfractaires sont le plus souvent traités sous forme de poudre et ne sont jamais fabriqués par moulage.
Les poudres métalliques sont fabriquées selon des tailles et des formes spécifiques, puis mélangées pour créer le bon mélange de propriétés avant d'être compactées et frittées.
Le frittage consiste à chauffer la poudre de métal (dans un moule) pendant une longue période de temps. Sous la chaleur, les particules de poudre commencent à se lier, formant une pièce solide.
Le frittage peut lier les métaux à des températures inférieures à leur point de fusion, ce qui constitue un avantage important lorsque l'on travaille avec les métaux réfractaires.
Poudres de carbure
L'une des premières utilisations de nombreux métaux réfractaires est apparue au début du 20ème siècle avec le développement des carbures cémentés.
Widia , le premier carbure de tungstène disponible dans le commerce, a été développé par Osram Company (Allemagne) et commercialisé en 1926. Cela a conduit à d'autres tests avec des métaux durs et résistants à l'usure, conduisant finalement au développement de carbures frittés modernes.
Les produits des carbures bénéficient souvent de mélanges de différentes poudres. Ce processus de mélange permet l'introduction de propriétés bénéfiques à partir de différents métaux, produisant ainsi des matériaux supérieurs à ce qui pourrait être créé par un métal individuel. Par exemple, la poudre originale de Widia était constituée de 5 à 15% de cobalt.
Note: Voir plus sur les propriétés du métal réfractaire dans le tableau au bas de la page
Applications
Les alliages à base de métaux réfractaires et les carbures sont utilisés dans pratiquement toutes les grandes industries, notamment l'électronique, l'aérospatiale, l'automobile, les produits chimiques, les mines, la technologie nucléaire, le traitement des métaux et les prothèses.
La liste suivante des utilisations finales pour les métaux réfractaires a été compilée par la Refractory Metals Association:
Métal tungstène
- Filaments de lampes incandescentes, fluorescentes et automobiles
- Anodes et cibles pour tubes à rayons X
- Supports de semi-conducteurs
- Electrodes pour le soudage à l'arc sous gaz inerte
- Cathodes de haute capacité
- Les électrodes pour le xénon sont des lampes
- Systèmes d'allumage automobile
- Buses de fusée
- Émetteurs de tubes électroniques
- Creusets de traitement de l'uranium
- Eléments chauffants et écrans de radiation
- Eléments d'alliage dans les aciers et les superalliages
- Renforcement dans les composites à matrice métallique
- Catalyseurs dans les procédés chimiques et pétrochimiques
- Lubrifiants
Molybdène
- Additions d'alliages dans les fers à repasser, les aciers, les aciers inoxydables, les aciers à outils et les superalliages à base de nickel
- Broches de meule de haute précision
- Métallisation par pulvérisation
- Matrices de moulage sous pression
- Composants de missiles et de moteurs-fusées
- Electrodes et barres d'agitation en verre
- Éléments de chauffage de four électrique, bateaux, boucliers thermiques et doublure de silencieux
- Pompes de raffinage de zinc, blanchisseuses, soupapes, agitateurs et puits de thermocouple
- Production de barres de contrôle de réacteur nucléaire
- Électrodes de commutation
- Supports et support pour transistors et redresseurs
- Filaments et fils de support pour phare d'automobile
- Getters à tubes sous vide
- Jupes fusées, cônes et boucliers thermiques
- Composants de missiles
- Supraconducteurs
- Équipement de traitement chimique
- Boucliers thermiques dans les fours sous vide à haute température
- Additifs d'alliage dans les alliages ferreux et les supraconducteurs
Carbure de tungstène cimenté
- Carbure de tungstène cimenté
- Outils de coupe pour l'usinage des métaux
- Équipements de génie nucléaire
- Outils de forage minier et pétrolier
- Matrices de formage
- Rouleaux de formage des métaux
- Guides de fil
Métal lourd de tungstène
- Bagues
- Sièges de soupapes
- Lames pour couper les matériaux durs et abrasifs
- Points de stylo à bille
- Scies à maçonnerie et exercices
- Heavy métal
- Les boucliers de radiation
- Contrepoids d'avions
- Contrepoids de montres à remontage automatique
- Mécanismes d'équilibrage de caméra aérienne
- Poids d'équilibrage des pales du rotor d'hélicoptère
- Inserts de poids club gold
- Corps de fléchettes
- Fusibles d'armement
- Amortissement des vibrations
- Ordonnance militaire
- Pellets de fusil de chasse
Tantale
- Condensateurs électrolytiques
- Échangeurs de chaleur
- Radiateurs à baïonnette
- Puits de thermomètre
- Filaments de tubes à vide
- Équipement de traitement chimique
- Composants de fours à haute température
- Creusets pour la manipulation de métal en fusion et d'alliages
- Outils de coupe
- Composants de moteur aérospatial
- Implants chirurgicaux
- Additif d'alliage en superalliage
Propriétés physiques des métaux réfractaires
| Type | Unité | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Pureté commerciale typique | 99.95% | 99,9% | 99,9% | 99.95% | 99,0% | 99,0% | |
| Densité | cm / cc | 10,22 | 16,6 | 8.57 | 19,3 | 21.03 | 6.53 |
| lb / dans 2 | 0,369 | 0,60 | 0.310 | 0,697 | 0,760 | 0,236 | |
| Point de fusion | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Point d'ébullition | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| F | 8355 | 9797 | 8571 | 10 211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Dureté typique | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | - | 150 |
| Conductivité thermique (@ 20 ° C) | cal / cm 2 / cm ° C / sec | - | 0,13 | 0,126 | 0.397 | 0,17 | - |
| Coefficient de dilatation thermique | ° C x 10 -6 | 4,9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | - |
| Résistivité électrique | Micro-ohms-cm | 5,7 | 13.5 | 14,1 | 5.5 | 19,1 | 40 |
| Conductivité électrique | % IACS | 34 | 13,9 | 13.2 | 31 | 9.3 | - |
| Résistance à la traction (KSI) | Ambiant | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | - |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | - | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | - | |
| Allongement minimum (jauge de 1 pouce) | Ambiant | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | - |
| Module d'élasticité | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11,5 | 50 | - | - |
Source: http://www.edfagan.com