יישום של מתכות עקשן

מתכות עקשנות הן מעין חומרי מתכת בעלי עמידות מצוינת בחום ונקודת התכה גבוהה במיוחד.

ליסודות עקשן אלה, כמו גם מגוון של תרכובות וסגסוגות המורכבות מהם, יש מאפיינים משותפים רבים. בנוסף לנקודת התכה גבוהה, יש להם גם עמידות גבוהה בפני קורוזיה, צפיפות גבוהה ושומרים על חוזק מכני מעולה בטמפרטורות גבוהות. מאפיינים אלה פירושם שניתן להשתמש במתכות עקשניות בתחומים רבים, כגון אלקטרודות להתכת זכוכית, חלקי כבשן, מטרות מקרטעות, רדיאטורים וכור היתוך. מומחים מהמחלקה הטכנולוגית של RSM הציגו את שתי המתכות העקשנות הנפוצות ביותר ואת היישומים שלהן, כלומר מוליבדן וניוביום.

מוליבדן

זוהי המתכת העקשנית הנפוצה ביותר ובעלת תכונות מכניות מצוינות בטמפרטורה גבוהה, התפשטות תרמית נמוכה ומוליכות תרמית גבוהה.

משמעות המאפיינים הללו היא שניתן להשתמש במוליבדן לייצור חלקים עמידים עבור יישומי חום גבוה, כגון חלקי מיסבים, רפידות בלמים למעליות, חלקי כבשנים ופורני חישול. מוליבדן משמש ברדיאטורים בשל המוליכות התרמית הגבוהה שלו (138 W/(m · K)).

בנוסף לתכונות המכניות והתרמיות שלו, מוליבדן (2 × 107S/m), המייצר את המוליבדן המשמש לייצור אלקטרודה להתכת זכוכית.

מוליבדן בדרך כלל מסוגגת עם מתכות שונות עבור יישומים הדורשים חוזק תרמי, מכיוון שלמוליבדן עדיין יש חוזק גבוה גם בטמפרטורות גבוהות. TZM היא סגסוגת בסיס מוליבדן מפורסמת, המכילה 0.08% זירקוניום ו-0.5% טיטניום. חוזקה של סגסוגת זו ב-1100 מעלות צלזיוס הוא בערך פי שניים מזה של מוליבדן לא ממוסג, עם התפשטות תרמית נמוכה ומוליכות תרמית גבוהה.

ניוביום

לניוביום, מתכת עקשן, יש גמישות גבוהה. לניוביום יכולת עיבוד גבוהה גם בטמפרטורות נמוכות, ויש לו צורות רבות, כגון נייר כסף, צלחת ויריעות.

כמתכת עקשנית, לניוביום יש צפיפות נמוכה, מה שאומר שניתן להשתמש בסגסוגות ניוביום לייצור רכיבים עקשן בעלי ביצועים גבוהים עם משקל קל יחסית. לכן, סגסוגות ניוביום כגון C-103 משמשות בדרך כלל במנועי טילים תעופה וחלל.

ל-C-103 חוזק מעולה בטמפרטורות גבוהות והוא יכול לעמוד בטמפרטורות של עד 1482 מעלות צלזיוס. הוא גם בעל יכולת צורה גבוהה, כאשר תהליך TIG (גז אינרטי טונגסטן) יכול לשמש לרתך אותו מבלי להשפיע באופן משמעותי על יכולת העיבוד או המשיכות.

בנוסף, בהשוואה למתכות עקשנות שונות, יש לו חתך נויטרונים תרמי נמוך יותר, המשקף את הפוטנציאל בדור הבא של יישומים גרעיניים.