希少金属

最新情報

希少金属は、比較的新しくまたはあまり使用されていない一群の金属を暫定的に示す名前です。これらの金属の生産規模や用途はまだ完全には開発されていません。希少金属を防衛産業や一般的な経済に利用することは国の重要な課題となっています。

地質学

地殻に存在する希少金属はわずかな量しか含まれていません。しかし、バナジウム、チタン、ベリリウム、リチウムなどはいくつかの金属が年間数千トン採掘されています。ビスマスやタンタルは、自然界で塊状で出現することもあります。タングステン、モリブデン、チタンの豊富な鉱床が発見されていますとして知られています。ある鉱床の鉱石は、テルル、インジウム、セレン、ガリウム、ゲルマニウムなどの副産物としての金属を含んでおり、鉱石処理中に抽出されます。ペグマタイト鉱脈の鉱物も希少金属と希土類金属を含んでいます。希少金属の抽出プロセスは、非常に複雑な鉱石処理法です。

一般的な特性

希少金属は非常に貴重で多様な特性を持っています。いくつかの希土類金属の放射性特性は、原子力エネルギーで幅広く応用されています。合金にわずかでも希少金属を加えることで、その特性、例えば低温での耐性や耐熱性が向上します。

科学者によれば、希少金属は現代の産業技術を変える可能性があります。現代の技術を開発する際には、使用される合金に非常に高い要求がされています。希少金属はこれらの合金の基盤となります。希少金属を基にしたいくつかの合金の構造、特性、使用方法は、現代の技術にとって非常に重要です。タングステンとマンガンの合金などは、研究者に特に興味を引いています。しかし、これらの合金を取得するのは技術的に非常に難しく、通常は粉末冶金技術が使用されます。

高温金属

化学元素の特別なクラスには、高温で溶ける金属が含まれています。融点が1650-1700°C以上の金属です。この高温金属のグループを希少金属が率いる形になっています。それらはすべて、密に詰まった原子構造を持っています。高温での高い硬度、強度、電気抵抗は、緊密な原子間電子結合によるものです。

利用

最も重要な高温金属の応用分野は、航空機製造、ロケットや宇宙技術、金属加工です。建材としての高温合金は、海洋造船、機械工学、電子、化学、電気工学、原子力産業に役立っています。特に価値のある構造的特性を持つのがハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタルです。これらの金属は、高い融点にもかかわらず、低いクリープ抵抗を特徴としています。

欠点

高温材料の溶接は、高い融点、酸素、 水素、窒素に対する強い親和性のために困難です。これらの特性は、溶接部分における気泡の形成を促進し、それらの塑性特性を低下させ、加熱時の結晶粒を生成します。わずかなガス不純物の存在でも、特性を著しく変化させます。すべての高温金属の第二の欠点は、高温での酸化防止保護コーティングが必要です。加えて、高温合金は技術的にあまりにも適していません。それらは、変形しにくく、切断や穴あけも難しいです。

将来の展望

主な分野は原子炉構造要素です。将来的には、高温合金が核エネルギーを持つ宇宙技術、電気機器や他の装置に使用される可能性があります。例えば、コンデンサやレーザーの核ポンプに使用されます。

高温金属と合金は、真空環境、中性及び還元性雰囲気や、攻撃的および液体金属環境で作用します。高温での酸化雰囲気によって、高温金属の耐熱性が低下します。それゆえ、これらは特別な保護コーティングと共に使用されます。今日では、校正、プレスや切削工具として使用されるすべての硬質合金は、高温タングステン、チタン、モリブデンに基づいており、ニッケルやコバルトとの合金です。高温金属の炭化物の高い硬度は、耐摩耗性を保証します。しかし、純炭化物から鋳造された合金は、過剰な脆性のために期待された超高硬度の特性を示しませんでした。このような炭化物は通常、焼結された硬質合金の構造に含まれています。

タングステンとモリブデンは、電気ランプ、電気真空、および電子工学で非常に多く使用されています。また、工具鋼の合金としても使用されます。バナジウムは電気真空技術と冶金に、合金元素として使用されます。ジルコニウムとその合金は、脱ガス剤としての原子力および真空産業で、また有色金属合金の製造に使用されています。タンタルとニオブは、ランプ整流器と強力な発電装置の電極に使用されています。タンタルは化学工業で需要があります。両方の金属は、耐熱性および耐酸性の合金の合金成分として使用されます。

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