Molibden bazlı malzemelerin özellikleri ve uygulamaları

Malzemelerin özellikleri ile uygulamaları arasında ayrılmaz bir bağlantı vardır. Bazı uygulamalar için elektrik iletkenliği gibi belirli bir özellik kritik öneme sahiptir. Diğer uygulamalar için belirli bir malzeme, genel özelliklerinin iyi olması nedeniyle en iyi seçimdir. "Optimal" kelimesi bu bağlamda önemlidir, çünkü diğer malzemeler bir veya iki özellikte avantajlara sahip olabilirken, seçilen malzemenin belirli parça malzemesinin karşılaştığı çeşitli mühendislik tasarımı sorunları için en iyiyi sağladığı anlamına gelir. kapsamlı çözümler. Bazen en iyi çözüm, tek bir malzeme değil, birden fazla malzemenin birleşimi veya kompozitidir; bu, tasarımcıların belirli bir uygulamanın sunduğu zorlukları aşmak için istenen özellikleri uyarlamasına olanak tanır. Ne olursa olsun, sonuçta rekabette öne çıkan çözümler uygun maliyetli olanlardır. Bu, molibden metali gibi malzemelerin genel mühendislik malzemesi standartlarına göre çok pahalı olduğu, ancak rakip malzemelerle karşılaştırıldığında önemli avantajlar sergilemeleri gerektiği anlamına gelir.

Tablo 1, 2012 civarında satılan molibden bazlı malzemelerin nominal kimyasal bileşimlerini özetlemektedir. Tablo, molibden bazlı alaşımları ve molibdenin diğer malzemelerle kompozitlerini içermektedir. Molibden alaşımları saf molibdenden daha yüksek mukavemete sahiptir ve bu mukavemeti saf molibdenden daha yüksek sıcaklıklarda koruyabilir. Tablodaki alaşım parçalar ayrıca "yedek", "karbür stabil" ve "dağılımla güçlendirilmiş" alt tablolara bölünmüştür.

tablo 1

İkame alaşımlar, alaşımların en basit sınıfıdır. Bunlar arasında, alaşımın gövde merkezli kübik (BCC) kristal yapısındaki molibden atomlarının yerini alaşım atomları alır (Şekil 1). Alaşım atomları molibden atomlarının yerini aldığında, kristal kafeste gerilmeye neden olur ve bu da malzemenin gücünü artırır.

Şekil 1, atomların dört köşede ve merkezde yer aldığı "cisim merkezli" bir birim hücre ile temsil edilen bir kristal kafes üzerindeki molibden atomlarının düzenini göstermektedir.

Şekil 1

Bu birim hücrenin üç boyutlu uzayda yüz yüze kopyalanması tam bir kristal oluşturacaktır. Alaşımlama mukavemeti arttırabilse de, molibdeni güçlendirmenin birincil yöntemi mekanik deformasyondur; tipik olarak standart haddeleme, rotasyonel dövme veya uygulanan deformasyon miktarına bağlı olarak molibdenin mukavemetini dört kata kadar artırabilen deformasyon yoluyla. Filmaşin gibi derin işleme malzemeleri için daha da yüksek artış faktörleri mümkündür. Tavlama, işlemenin etkilerini ortadan kaldırır ve gücünü geri kazandırır. Alternatif alaşımların maksimum servis sıcaklığı, saf molibdeninkinden biraz daha yüksek olabilir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklık dayanımını önemli ölçüde artırmak için metalurjistler diğer alaşımlama yöntemlerini araştırıyorlar.

Karbürle stabilize edilmiş alaşımlar, bir molibden matrisinde küçük reaktif metal karbür parçacıkları içerir. Ayrıca, karbür formunda bulunmayan reaktif metaller tarafından sağlanan az miktarda alternatif alaşımlamanın yanı sıra karbon ve elementlerden ilave ara sertleşmeden de yararlanırlar. Karbür olmayan parçacıklardaki oksijen atomları. Bu kombinasyon, molibdenin gücünü, saf molibden veya basit ikame alaşımlarına göre daha yüksek sıcaklıklarda korur çünkü ince parçacıklar, geri kazanım sürecini daha yüksek sıcaklıklarda meydana gelmeye zorlar. Üretim süreci bu alaşımların başarısında önemli bir faktördür. Proses, aktif metal ve karbonun ilk önce molibden matrisinde çözünmesini ve daha sonra sonraki proseslerde gereken ince dağılmış fazda çökelmesini sağlamalıdır.

Dispersiyonla güçlendirilmiş alaşımlarda ikinci faz olarak oksitler kullanılır veya katkılı Al/K/Si malzemeler söz konusu olduğunda molibden matrisinde çözünmeyen dağılmış element fazları kullanılır. Bu durumda deformasyon sürecinin başlangıcında malzemede çok küçük ve kararlı ikinci faz parçacıklarının bulunması gerekir. İşlemenin amacı, bu parçacıkların, olağanüstü yüksek sıcaklık dayanımı ve kararlılığıyla sonuçlanan özel bir düzenlemesini oluşturmaktır.

Kompozit malzemeler iki kategoriye ayrılabilir: lamine kompozit malzemeler ve toz kompozit malzemeler. Laminatlar, bakır veya nikeli molibden ile bir çekirdekte birleştiren kompozitlerin perdahlanmasıyla yapılır. Toz kompozitler karıştırma/presleme/sinterleme (bazen sıcak izostatik presleme) yoluyla üretilir. presleme (HIP, yoğunlaştırma) veya sıvı faz infiltrasyonu.

Tablo 2, her uygulamanın önemli işlevlerine işaret ederek bazı işlevlere ve uygulamalara çapraz referans vermektedir. Burada yalnızca bazı özellikler veya uygulamalar listelenmiştir. İşlenebilirlik ve şekillendirilebilirlik gibi üretim özellikleri, belirli bir parçayı üretmeye yönelik ekonomik kararda önemli bir rol oynar, ancak temel malzemelerin seçimi, uygulamanın gereksinimlerine göre belirlenir. Tablodan hiçbir uygulamanın tek bir bileşen etrafında kurulmadığı açıkça görülmektedir. Örneğin, güç yarı iletkenlerine yönelik soğutucuların, çalışma sırasındaki termal stresi en aza indirgemek için belirli bir termal genleşme katsayısına sahip olması gerekir, ancak aynı zamanda ısıyı ve elektriği de etkili bir şekilde iletmeleri gerekir, çünkü işleri sadece akımı geçirmelerini değil, aynı zamanda elektriği de taşımalarını gerektirir. . Yarı iletken ısı. Güç cihazı bir uçakta veya uzay aracında kullanılıyorsa yoğunluk, büyük bir sabit motor güç kontrol cihazının parçası olmasına göre daha önemli bir faktör haline gelecektir.

 Tablo 2

Bu nedenle, malzemeleri uygulamalarla eşleştirirken özellik "paketinin" dikkate alınması gerekir. Belirli bir uygulama için gereken özellikler anlaşıldıktan sonra o uygulama için uygun alaşım veya kompozit seçilebilir. Hiçbiri hazır olmadığında - Üretilen malzemeler mevcut olduğunda, çeşitli özelleştirilmiş özelliklere sahip yeni bir malzemenin geliştirilmesi düşünülebilir. Bu kararı verirken, rakip malzemeleri ve bunların molibden bazlı malzemelerle karşılaştırıldığında maliyetlerini, bulunabilirliğini ve güvenilirliğini anlamak gerekir.

ilgili ürünler