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耐火金屬

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  耐火金屬
  廣義的耐火金屬[1]

耐火金屬（英語：Refractory metals），又稱難熔金屬、耐高溫金屬、高熔點金屬，是指特別耐熱不易熔化，並且具有耐磨性的金屬。此術語主要是用在材料科學、和冶金工程。這些元素在不同領域中的的定義方式有些不同。最常見的定義方式包括五個元素：兩個第五週期元素（鈮、鉬）和三個第六週期元素（鉭、鎢、錸）。這些元素有一些共同性質，包括熔點超過2000 °C以上，在室溫下具很高的硬度。由於其化學惰性，不易與其他元素反應，而其密度也相對較高。耐火金屬因為高熔點，是粉末冶金方法製造的首選。耐火金屬的一些應用包括金屬工具，高溫工作、絲纖維、鑄造模具，或在腐蝕性環境中的化學反應器。部分是由於熔點高，難熔金屬在很高溫下，也不會有蠕變變形的情形。

定義

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在大多數定義下，只有具有極高熔點的金屬元素才會列入耐火金屬。根據一項定義，熔點超過4000°F（2200 °C）是必須條件。[2]因此，在這個定義下，鈮、鉬、鉭、鎢和錸是耐火金屬。[3]在更廣泛的定義下，所有熔點超過2123 K（1850 °C）的金屬都是耐火金屬，這樣額外多了九個元素：鈦、釩、鉻、鋯、鉿、釕、銠、鋨和銥。至於鎝和極度不穩定的超重元素（上圖中位於鐒之後的元素，如鑪、𨧀、𨭎、𨨏等無法在自然界發現）儘管符合耐火金屬的定義範疇，但因其具有放射性，所以從來都不被認為是耐火金屬，其中鎝的熔點已經確認為2430K（2157°C），而鑪的預測熔點為2400K（2100°C）。[4]

性質

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耐火金屬主要性質的比較
名稱 鈮 鉬 鉭 鎢 錸
溶點 2750 K (2477 °C) 2896 K (2623 °C) 3290 K (3017 °C) 3695 K (3422 °C) 3459 K (3186 °C)
沸點 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
楊氏模量 105 GPa 329 GPa 186 GPa 411 GPa 463 GPa
維氏硬度 1320 MPa 1530 MPa 873 MPa 3430 MPa 2450 MPa

相關條目

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參考資料

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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]. （原始內容存檔於2012-06-28）. 
  2. ^ Bauccio, Michael; American Society for Metals. Refractory metals. ASM metals reference book. ASM International. 1993: 120–122. ISBN 19939780871704788 請檢查|isbn=值 (幫助). 
  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. （原始內容存檔於2021-06-10）. 


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