Содержание
Глава 1 Введение
1.1 Определение и важность молибденового тигля
1.2 Историческое развитие и технологическая эволюция
1.3 Роль молибденового тигля в современной промышленности и научных исследованиях
Глава 2 Основные принципы молибденового тигля
2.1 Физико-химические свойства металлического молибдена
2.2 Рабочий механизм в условиях высоких температур
2.3 Сравнение с другими материалами, устойчивыми к высоким температурам
2.4 Термодинамические и механические свойства
Глава 3 Производительность молибденового тигля
3.1 Физические и химические свойства молибденового тигля
3.1.1 Температура плавления и термическая стабильность молибденового тигля
3.1.2 Плотность и теплопроводность молибденового тигля
3.1.3 Молибденовый тигель с антиокислительными и антикоррозионными характеристиками
3.1.4 Механическая прочность и ударная вязкость молибденового тигля
3.2 Термические и механические свойства молибденового тигля
3.2.1 Тепловое расширение и высокотемпературная деформация молибденового тигля
3.2.2 Стойкость к тепловому удару молибденового тигля
3.2.3 Ползучесть и долговременная стабильность молибденового тигля
3.2.4 Усталость молибденового тигля и циклическое использование
3.3 Взаимосвязь между микроструктурой молибденового тигля и производительностью
3.3.1 Структура и ориентация зерен
3.3.2 Действие легирующих элементов
3.3.3 Морфология поверхности и высокотемпературные характеристики
3.4 Срок службы и надежность молибденового тигля
3.4.1 Факторы, влияющие на продолжительность жизни
3.4.2 Анализ режима отказа
3.4.3 Метод испытания надежности
3.5 Китайский вольфрамовый интеллектуальный молибденовый тигель MSDS
Глава 4 Использование молибденового тигля
4.1 Рост кристаллов
4.1.1 Сапфировое стекло (метод Чохральского, метод теплообмена)
4.1.2 Монокристалл кремния (метод Чохральского)
4.1.3 Другие кристаллические материалы
4.2 Высокотемпературная плавка и плавка
4.2.1 Редкоземельные металлы
4.2.2 Цветные металлы и сплавы
4.2.3 Очистка драгоценных металлов
4.3 Вакуумная и высокотемпературная термическая обработка
4.3.1 Вакуумная печь для термообработки
4.3.2 Порошковая металлургия и спекание
4.3.3 Высокотемпературный отжиг
4.4 Научные исследования и лабораторные приложения
4.4.1 Оборудование для высокотемпературных испытаний
4.4.2 Испытание на эксплуатационные характеристики материала
4.4.3 Ядерные материалы и исследования плазмы
4.5 Новые приложения
4.5.1 Аддитивное производство
4.5.2 Аэрокосмическая промышленность
4.5.3 Устройство для ядерного синтеза
Глава 5 Процесс и технология подготовки молибденового тигля
5.1 Выбор и подготовка сырья
5.1.1 Очистка молибденовых руд
5.1.2 Требования к качеству молибденового порошка
5.1.3 Легирование и легирование
5.1.4 Тестирование сырья
5.2 Металлургический процесс
5.2.1 Прессование и спекание
5.2.1.1 Изостатическое прессование
5.2.1.2 Печь для спекания и атмосфера
5.2.2 Ковка и прокатка
5.2.2.1 Горячая штамповка и холодная штамповка
5.2.2.2 Процесс прокатки
5.2.3 Вращение и растяжка
5.2.3.1 Вращающаяся матрица
5.2.3.2 Температура растяжения и смазки
5.3 Обработка и отделка
5.3.1 Токарная и фрезерная обработка
5.3.1.1 Обработка с ЧПУ
5.3.1.2 Точность и шероховатость
5.3.2 Сварочные технологии
5.3.2.1 Электронно-лучевая сварка
5.3.2.2 Лазерная сварка и пайка
5.3.3 Обработка поверхности
5.3.3.1 Чистка и полировка
5.3.3.2 Антиокислительное покрытие
5.3.4 Термическая обработка и отжиг
5.3.4.1 Контроль зерна
5.3.4.2 Снятие стресса
5.4 Производственное оборудование и автоматизация
5.4.1 Основное оборудование
5.4.1.1 Вакуумная печь для спекания
5.4.1.2 Прядильные и токарные станки
5.4.1.3 Оборудование для обработки поверхностей
5.4.2 Автоматизация и интеллект
5.4.3 Требования к чистым помещениям
Глава 6 Контроль качества и инспекция молибденового тигля
6.1 Онлайн-обнаружение
6.1.1 Размеры и точность
6.1.2 Дефекты поверхности
6.2 Тестирование производительности
6.2.1 Устойчивость к высоким температурам
6.2.2 Коррозионная стойкость
6.3 Анализ отказов
6.3.1 Трещины и деформации
6.3.2 Усталость и срок службы
Глава 7 Меры предосторожности при использовании молибденового тигля
7.1 Технические характеристики установки и эксплуатации
7.2 Требования к высокотемпературной рабочей среде
7.3 Совместимость с расплавленными материалами
7.4 Методы обслуживания и очистки
7.5 Безопасная эксплуатация и меры защиты
Глава 8 Транспортировка и хранение молибденового тигля
8.1 Требования к упаковке
8.2 Ударопрочность и влагостойкость
8.3 Среда и условия хранения
8.4 Управление запасами и отслеживание качества
Глава 9 Экологичность и переработка молибденовых тиглей
9.1 Энергосбережение и сокращение выбросов
9.2 Технология переработки отходов
9.3 Экономические и экологические выгоды от переработки
9.4 Тенденции и практика «зеленого» производства
Глава 10 Молибденовый тигель: технические проблемы и будущее развитие
10.1 Технические проблемы
10.1.1 Антиоксидантные свойства
10.1.2 Изготовление сложных форм
10.1.3 Контроль затрат
10.2 Новые материалы и технологии
10.2.1 Композиционные материалы на основе молибдена
10.2.2 Наноструктуры
10.2.3 Альтернативные материалы
10.3 Интеллектуальное и экологичное производство
10.3.1 Интеллектуальный мониторинг
10.3.2 Энергосбережение и охрана окружающей среды
10.3.3 Переработка отходов
10.4 Будущие тенденции
10.4.1 Высокопроизводительное проектирование
10.4.2 Междоменные приложения
10.4.3 Экстремальные условия
Глава 11 Стандарты и спецификации молибденового тигля
11.1 Национальные стандарты (GB)
11.1.1 GB/T Молибденовый материал стандарт
11.1.2 Тестирование и оценка
11.1.3 Технические характеристики оборудования
11.2 Международные стандарты (ISO)
11.2.1 ISO 6892 Испытание на растяжение
11.2.2 ISO 14001 Экологический менеджмент
11.2.3 ISO 3452 Неразрушающий контроль
11.3 Американский стандарт (Американский стандарт)
11.3.1 ASTM B386 Молибденовый сплав
11.3.2 Испытание на твердость по стандарту ASTM E384
11.3.3 Высокотемпературные сосуды ASME
11.4 Другие международные и отраслевые стандарты
11.4.1 JIS G 0571
11.4.2 DIN EN 10228
11.4.3 ГОСТ 17431
11.5 Внедрение и сертификация стандартов
11.5.1 Производство и тестирование
11.5.2 Сертификация качества
11.5.3 Соблюдение экспортных норм
Приложение
А. Глоссарий
- Ссылки
Глава 1 Введение
1.1 Определение и важность молибденового тигля
Молибденовый тигель представляет собой устойчивый к высоким температурам контейнер, изготовленный из металла молибдена высокой чистоты в качестве основного сырья, который широко используется в высокотемпературной плавке, синтезе материалов и научных исследованиях. Его основными особенностями являются высокая температура плавления (около 2623°C), отличная коррозионная стойкость и высокая термостойкость, а также хорошая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения. Эти характеристики позволяют молибденовому тиглю сохранять структурную стабильность и химическую инертность в экстремальных условиях, что делает его незаменимым инструментом во многих отраслях промышленности и научных исследовательских процессах.
Молибденовый тигель можно объяснить двумя аспектами: его материалом и назначением. С точки зрения материала, молибденовый тигель обычно изготавливается из металла молибдена или молибденового сплава с чистотой более 99,95% и формируется в результате таких процессов, как порошковая металлургия, ковка, механическая обработка или сварка. С точки зрения назначения, молибденовый тигель в основном используется для таких процессов, как плавление материала, испарение, спекание и выращивание кристаллов в высокотемпературных средах, таких как выплавка редкоземельных металлов, выращивание кристаллов сапфира, подготовка полупроводниковых материалов и синтез высокотемпературных сплавов.
Важность
Молибденовые тигли в современной промышленности и научных исследованиях находят свое отражение в следующих аспектах:
Высокая температурная стабильность: высокая температура плавления молибдена и отличная прочность при высоких температурах позволяют ему стабильно работать при температурах от 1100°C до 1700°C или даже выше, значительно превосходя многие другие металлические тигли (такие как тигли из алюминия, меди или сплавов с низкой температурой плавления). Это делает молибденовые тигли предпочтительным контейнером для высокотемпературной плавки и синтеза материалов. Например, при выплавке редкоземельных металлов молибденовые тигли могут выдерживать экстремально высокие температуры и сохранять химическую стабильность, чтобы избежать загрязнения примесями.
Коррозионная стойкость: молибденовые тигли обладают хорошей коррозионной стойкостью к различным кислотам, щелочам и расплавленным металлам, особенно при контакте с редкоземельными металлами, оксидами или некоторыми коррозионными химическими веществами. Напротив, вольфрамовые тигли, хотя и имеют более высокую температуру плавления, могут быть не такими коррозионностойкими, как молибденовые тигли в определенных химических средах.
Подготовка материалов высокой чистоты: Высокая чистота и низкий уровень выделения примесей делают тигли из молибдена особенно подходящими для производства материалов высокой чистоты. Например, в процессе выращивания кристаллов сапфира молибденовые тигли могут обеспечить экологически чистую высокотемпературную среду, чтобы обеспечить качество и оптические свойства кристалла. Точно так же в полупроводниковой промышленности молибденовые тигли используются для получения кремния высокой чистоты и других сложных материалов.
Гибкость процесса: В соответствии с различными требованиями к применению, молибденовые тигли могут быть подготовлены различными методами обработки, включая механическую обработку, сварку, клепку и штамповку. Эти методы обработки придают молибденовым тиглям различные размеры, формы и характеристики, удовлетворяя различные потребности от небольших лабораторных экспериментов до крупномасштабного промышленного производства.
Экономичность и срок службы: Несмотря на то, что стоимость производства молибденового тигля относительно высока, его длительный срок службы и надежность в условиях высоких температур делают его очень экономичным. По сравнению с другими материалами тигля (такими как танталовый тигель), молибденовый тигель имеет более длительный срок службы при плавке редкоземельных элементов и других областях, что снижает частоту замены и затраты на техническое обслуживание в производственном процессе.
Движущая сила научных исследований: В области научных исследований молибденовые тигли широко используются в экспериментах в области материаловедения, физики и химии. Например, при разработке высокотемпературных сверхпроводящих материалов, наноматериалов и новых сплавов молибденовые тигли обеспечивают стабильную экспериментальную платформу и способствуют развитию передовых технологий.
1.2 Историческое развитие и технологическая эволюция
Молибден был открыт и применен относительно поздно, но его развитие в производстве тиглей оказало глубокое влияние на современную промышленность и научные исследования. Далее подробно обсуждается его историческое развитие, начиная с открытия молибдена, раннего применения молибденовых тиглей и заканчивая эволюцией современных технологий.
Открытие и раннее применение молибдена
Молибден был впервые открыт шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле в 1778 году, который отделил молибденовую кислоту от молибденита и подтвердил ее как новый элемент. В 1792 году другой шведский химик успешно извлек металлический молибден путем восстановления молибденовой кислоты. Из-за высокой температуры плавления и сложности в обработке раннее применение молибдена в основном ограничивалось производством химических реагентов и пигментов.
В конце 19 века, с развитием металлургической техники, молибден стал использоваться в качестве легирующего элемента в сталелитейной промышленности. Например, сплав молибдена и стали значительно улучшил высокотемпературную прочность и коррозионную стойкость стали, широко использовался в производстве оружия и машиностроении. Однако разработка молибденовых тиглей все еще была ограничена чистотой материала и технологией обработки. Только в начале 20-го века развитие технологии порошковой металлургии положило начало производству молибденовых тиглей.
Молибденовые тигли
В начале 20-го века молибденовые тигли начали появляться в лабораториях и небольших промышленных приложениях. Ранние молибденовые тигли в основном получались методом порошковой металлургии, то есть молибденовый порошок прессовался в форму, а затем спекался при высокой температуре. Хотя этот метод позволяет получать молибденовые тигли высокой чистоты, плотность и механическая прочность тиглей низкие, что ограничивает их применение в условиях высоких температур и высокого давления.
Во время Второй мировой войны спрос на молибденовые тигли резко возрос в связи с бурным развитием военной и авиационной промышленности. Например, молибденовые тигли использовались при выплавке жаропрочных сплавов и специальных материалов, обеспечивая поддержку при изготовлении авиационных двигателей и броневых материалов. В этот период технология обработки молибденовых тиглей была значительно усовершенствована, а процессы механической обработки и ковки стали применяться к изготовлению тиглей, улучшая плотность и долговечность изделия.
Эволюция современных технологий
Во второй половине 20-го века, с развитием редкоземельных металлов, полупроводников и производства сапфировых кристаллов, области применения молибденовых тиглей быстро расширились, а производственные технологии также совершили революционный прогресс. Ниже приведены несколько ключевых аспектов эволюции технологии молибденовых тиглей:
Материал из молибдена высокой чистоты: в современных молибденовых тиглях обычно используется металлический молибден с чистотой более 99,95%, а примеси удаляются с помощью передовых технологий очистки, таких как электронно-лучевое плавление и зональное плавление. Это значительно улучшает химическую стабильность и высокотемпературные характеристики тигля, удовлетворяя потребности в подготовке материала высокой чистоты.
Диверсифицированная технология обработки: В соответствии с требованиями применения, процесс производства молибденового тигля подразделяется на различные типы, в том числе:
Механически обработанный тигель: обрабатывается из молибденовых стержней или молибденовых пластин путем токарной обработки, фрезерования и других процессов, подходит для тиглей с высокой точностью и сложной формой.
Сварочный тигель: он изготавливается путем резки и скручивания молибденовых пластин, а затем вакуумной сварки. Он имеет низкую стоимость, но качество сварного шва необходимо строго контролировать.
Клепаный тигель: изготавливается путем механического соединения молибденовых пластин, подходит для изготовления больших тиглей.
Штампованный тигель: он формируется путем штамповки молибденовой пластины через форму, подходит для массового производства небольших тиглей.
Легирование и легирование: Чтобы повысить высокую термостойкость и коррозионную стойкость молибденовых тиглей, современные производственные процессы часто добавляют микроэлементы (такие как оксид церия, гидрид титана или редкоземельные элементы) в молибден. Например, добавление оксида церия может значительно продлить срок службы молибденовых тиглей при выплавке редкоземельных элементов.
Передовая технология спекания: Процесс спекания современных молибденовых тиглей обычно осуществляется в вакууме или водородной защитной атмосфере для предотвращения окисления и увеличения плотности тигля. Применение технологии изостатического прессования еще больше улучшает однородность и механические свойства тигля.
Индивидуальный дизайн: С учетом диверсификации потребностей в промышленных и научных исследованиях, размер, форма и производительность молибденовых тиглей могут быть настроены в соответствии с потребностями заказчика. Например, для выращивания кристаллов сапфира требуются большие толстостенные молибденовые тигли, в то время как для полупроводниковой промышленности требуются небольшие высокоточные тигли.
Охрана окружающей среды и устойчивое развитие: В последние годы процесс производства молибденовых тиглей стал сосредоточен на защите окружающей среды и переработке ресурсов. Например, отходы молибденовых тиглей могут быть переработаны путем химической обработки и переплавки для извлечения металлического молибдена, что снижает производственные затраты и воздействие на окружающую среду.
CTIA GROUP LTD играет важную роль в исследованиях и разработках и производстве молибденовых тиглей. На ее веб-сайте представлено множество технической информации и рыночных тенденций по молибденовым тиглям. Например, разработанные компанией молибденовые тигли высокой чистоты широко используются при выплавке редкоземельных элементов и выращивании кристаллов сапфира. Ее продукция известна своей высокой плотностью (≥ 9,8 г / см³) и длительным сроком службы.
1.3 Роль молибденового тигля в современной промышленности и научных исследованиях
В современной промышленности и научных исследованиях молибденовый тигель играет жизненно важную роль благодаря своей превосходной производительности и широкому спектру сценариев применения. Ниже подробно рассматривается его роль с трех аспектов: промышленное применение, вклад в научные исследования и будущие тенденции.
Промышленное применение
Выплавка редкоземельных металлов: молибденовый тигель является основной емкостью для выплавки редкоземельных металлов и их оксидов. Редкоземельные металлы (такие как неодим, диспрозий и тербий) обладают высокой коррозионной стойкостью при высоких температурах, а молибденовые тигли могут эффективно противостоять эрозии этих коррозионных веществ, обеспечивая чистоту и эффективность процесса плавки. Например, при производстве магнитов NdFeB молибденовые тигли используются для плавления металлического неодима высокой чистоты.
Рост сапфирового стекла: Сапфировые стекла широко используются в светодиодных подложках, оптических окнах и зеркалах часов. Их выращивание нужно проводить при высоких температурах (около 2050°С). Молибденовые тигли являются идеальными емкостями для выращивания кристаллов по методу Чохральского и методу теплообменника благодаря их высокой температурной стабильности и низкому выделению примесей.
Полупроводниковая промышленность: При получении полупроводниковых материалов (таких как кремний и арсенид галлия) молибденовые тигли используются в процессах высокотемпературного испарения и осаждения. Его высокая чистота и коррозионная стойкость обеспечивают качество полупроводниковых материалов и отвечают строгим требованиям производства микросхем к чистоте материалов.
Жаропрочные сплавы и специальные материалы: молибденовые тигли используются для спекания и плавки жаропрочных сплавов (таких как сплавы на основе никеля, титановые сплавы) и специальной керамики. Эти материалы широко используются в аэрокосмической, энергетической и медицинской сферах. Например, при изготовлении лопаток турбин авиационных двигателей молибденовые тигли используются для плавки жаропрочного сырья из сплавов.
Фотоэлектрические и новые источники энергии: Молибденовые тигли используются в фотоэлектрической промышленности для производства поликремния и монокристаллического кремния. Их высокие температурные характеристики способствуют плавке и очистке кремниевых слитков. Кроме того, молибденовые тигли также используются в исследованиях и разработках твердотельных аккумуляторов и материалов топливных элементов.
Вклад в научные исследования
Материаловедение: Молибденовые тигли представляют собой надежную экспериментальную платформу для синтеза новых материалов. Например, при приготовлении высокотемпературных сверхпроводящих материалов (таких как оксид меди иттрия бария) молибденовые тигли могут обеспечивать стабильную высокотемпературную среду для поддержки сложных химических реакций.
Физические и химические эксперименты: В экспериментах при высоких температурах и высоком давлении молибденовые тигли используются для изучения фазовых переходов, термодинамических свойств и кинетики химических реакций материалов. Например, молибденовые тигли используются для изучения спекаемости металлокерамических композитов при спекании.
Нанотехнологии: молибденовые тигли играют роль в подготовке наноматериалов (таких как углеродные нанотрубки и графен). Их высокая температурная стабильность и химическая инертность поддерживают такие процессы, как осаждение из газовой фазы и пиролиз.
Исследования в области энергетики: В области ядерной энергетики и возобновляемых источников энергии молибденовые тигли используются для изучения характеристик материалов высокотемпературных топливных элементов и ядерных реакторов. Например, молибденовые тигли используются для проверки совместимости материалов в высокотемпературных реакторах на расплавленных солях.
Будущие тренды
Интеллектуальное производство: С развитием Индустрии 4.0 производство молибденовых тиглей станет более интеллектуальным. Например, датчики и анализ данных могут быть использованы для оптимизации процесса спекания и улучшения плотности и консистенции тигля.
Экологичное производство: Ужесточение экологических норм способствовало экологизации производства молибденовых тиглей. В будущем при производстве молибденовых тиглей будет уделяться больше внимания энергоэффективности и переработке отходов для снижения воздействия на окружающую среду.
Разработка новых материалов: молибденовые тигли будут играть более важную роль в подготовке новых областей, таких как графен, двумерные материалы и квантовые материалы. Например, молибденовые тигли могут быть использованы для высокотемпературного синтеза двумерных сульфидов переходных металлов (таких как MoS₂).
Межотраслевое применение: С развитием биомедицины и освоения космоса, молибденовые тигли могут использоваться для высокотемпературного синтеза биоматериалов или подготовки материалов в космической среде.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Полное руководство по молибденовому тиглю
===================================================================
Customized R&D and Production of Tungsten, Molybdenum Products
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD have been working in the tungsten industry for nearly 30 years, specializing in flexible customization of tungsten and molybdenum products worldwide, which are tungsten and molybdenum design, R&D, production, and overall solution integrators with high visibility and credibility worldwide.
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD provide products mainly including: tungsten oxide products, such as tungstates such as APT/WO3; tungsten powder and tungsten carbide powder; tungsten metal products such as tungsten wire, tungsten ball, tungsten bar, tungsten electrode, etc.; high-density alloy products, such as dart rods, fishing sinkers, automotive tungsten crankshaft counterweights, mobile phones, clocks and watches, tungsten alloy shielding materials for radioactive medical equipment, etc.; tungsten silver and tungsten copper products for electronic appliances. Cemented carbide products include cutting tools such as cutting, grinding, milling, drilling, planing, wear-resistant parts, nozzles, spheres, anti-skid spikes, molds, structural parts, seals, bearings, high-pressure and high-temperature resistant cavities, top hammers, and other standard and customized high-hardness, high-strength, strong acid and alkali resistant high-performance products. Molybdenum products include molybdenum oxide, molybdenum powder, molybdenum and alloy sintering materials, molybdenum crucibles, molybdenum boats, TZM, TZC, molybdenum wires, molybdenum heating belts, molybdenum spouts, molybdenum copper, molybdenum tungsten alloys, molybdenum sputtering targets, sapphire single crystal furnace components, etc.
If you are interested in related products, please contact us:
Email: sales@chinatungsten.com|
Tel: +86 592 5129696 / 86 592 5129595
