Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Физические свойства молибдена и химические свойства молибдена

Молибден

Mo42
95,94
[Kr]4d 5 5s 1
Молибден

Молибден — элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdenum). Простое вещество молибден (CAS-номер: 7439-98-7) — переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии.

История и происхождение названия

Открыт в 1778 г. шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.

Название происходит от греч. μολυβδος , означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 3·10 -4 % по массе. В свободном виде молибден не встречается. Известно около 20 минералов молибдена. Важнейшие из них: молибденит MoS2, повеллит СаМоО4, молибдит Fe(MoO4)3·nH2O и вульфенит PbMoO4.

Получение

Промышленное получение молибдена начинается с обогащения руд флотационным методом. Полученный концентрат обжигают до образования оксида МоО3:
2MoS2 + 7O2 → 2MoO3 + 4SO2, который подвергают дополнительной очистке. Далее МоО3 восстанавливают водородом. Полученные заготовки обрабатывают давлением (ковка, прокатка, протяжка).

Физические свойства

Молибден — светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения.

Химические свойства

При комнатной температуре на воздухе Mo устойчив. Начинает окисляться при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида МоО3. Этот оксид получают также окислением дисульфида молибдена MoS2 и термолизом молибдата аммония (NH4)6Mo7O24·4H2O.

Мо образует оксид молибдена (IV) МоО2 и ряд оксидов, промежуточных между МоО3 и МоО2.

С галогенами Mo образует ряд соединений в разных степенях окисления. При взаимодействии порошка молибдена или МоО3 с F2 получают гексафторид молибдена MoF6, бесцветную легкокипящую жидкость. Mo (+4 и +5) образует твердые галогениды MoHal4 и MoHal5 (Hal = F, Cl, Br). С иодом известен только дийодид молибдена MoI2. Молибден образует оксигалогениды: MoOF4, MoOCl4, MoO2F2, MoO2Cl2, MoO2Br2, MoOBr3 и другие.

При нагревании молибдена с серой образуется дисульфид молибдена MoS2, с селеном — диселенид молибдена состава MoSe2. Известны карбиды молибдена Mo2C и MoC — кристаллические высокоплавкие вещества и силицид молибдена MoSi2.

Особая группа соединений молибдена — молибденовые сини. При действии восстановителей — сернистого газа, цинковой пыли, алюминия или других на слабокислые (рН=4) суспензии оксида молибдена образуются ярко-синие вещества переменного состава: Мо2О5·Н2О, Мо4О11·Н2О и Мо8О23·8Н2О.

Mo образует молибдаты, соли не выделенных в свободном состоянии слабых молибденовых кислот, хН2О· уМоО3 (парамолибдат аммония 3(NH4)2O·7MoO3·zH2O; СаМоО4, Fe2(МоО4)3 — встречаются в природе). Молибдаты металлов I и III групп содержат тетраэдрические группировки [МоО4].

При подкислении водных растворов нормальных молибдатов образуются ионы MoO3OH – , затем ионы полимолибдатов: гепта-, (пара-) Мо7О26 6- , тетра-(мета-) Мо4О13 2- , окта- Мо8О26 4- и другие. Безводные полимолибдаты синтезируют спеканием МоО3 с оксидами металлов.

Существуют двойные молибдаты, в состав которых входят сразу два катиона, например, М +1 М +3 (МоО4)2, М +1 5М +3 (МоО4)4. Оксидные соединения, содержащие молибден в низших степенях окисления — молибденовые бронзы, например, красная K0,26MoO3 и синяя К0,28МоО3. Эти соединения обладают металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами.

Применение

Молибден используется для легирования сталей, как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Молибденовая проволока (лента) служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампочках. Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы, MoS2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Mo входит в состав микроудобрений. Радиоактивные изотопы 93 Mo (T1/2 6,95ч) и 99 Mo (T1/2 66ч) — изотопные индикаторы.

Молибден — один из немногих легирующих элементов, способных одновременно повысить прочностные и вязкие свойства стали. Обычно при легировании одновременно с увеличением прочности растет и хрупкость металла. Известны случаи использования молибдена при изготовлении в Японии холодного оружия в XI — XIII вв.

В 2005 мировые поставки молибдена (в пересчёте на чистый молибден) составили, по данным «Sojitz Alloy Division», 172,2 тыс. тонн (в 2003 — 144,2 тыс. тонн). Чистый монокристаллический молибден используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трёхокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока.

Биологическая роль

Круговорот азота

Молибден входит в состав активного центра нитрогеназы — фермента для связывания атмосферного азота (распространён у бактерий и архей).

Микроэлемент

Микроколичества Mo необходимы для нормального развития организмов, используется в составе микроэлементной подкормки, в частности, под ягодные культуры.

Влияет на размножение (у растений).

Токсикология

Пыль молибдена и его соединений раздражает дыхательные пути.

№42 Молибден

История открытия:

Древние греки и римляне называли «молибденом» свинцовый блеск, а также некоторые другие свинцовые руды (по-гречески molubdoV — свинец). Позднее это название было распространено на другие минералы (которые подобно свинцовому блеску окрашены в черный цвет), прежде всего на графит и минерал, называемый теперь молибденовым блеском. Графит и молибденовый блеск, которые очень близки по внешнему виду, долгое время считали одним и тем же минералом. Позднее их обычно называли «рисовальный свинец» и «водный свинец» (латинское plumbago). Впервые их различие обнаружил Шееле в 1778 г. Ему удалось разложить молибденовый блеск («водный свинец») азотной кислотой, причем он получил белую окись (трехокись молибдена МоО3), которую назвал молибденовой кислотой (acidum molybdaenae). Металл, являющийся основой этого окисла,- молибден — был выделен в свободном состоянии Хельмом (Hjelm, 1782).

Получение:

Основным исходным продуктом для получения молибдена служит молибденовый блеск. Поскольку большинство перерабатываемых руд содержит всего лишь несколько десятых процента чистого сульфида MoS2 их обогащают, используя в основном флотационные процессы. Обогащенную руду, (более 70% MoS2), переводят в трехокись молибдена обжигом (уравнение (1)) или сплавлением с содой в пламенной печи и разложением получающегося молибдата концентрированной серной кислотой (уравнения (2) и (3)). Металл получают из трехокиси восстановлением водородом (уравнение (4)) или углем (или углеродсодержащими веществами, например канифолью):
MoS2+ O2 = MoO3+ 2SO2, (1)
MoS2 + 3Na2CO3 + О2 = Na2MoO4 + 2Na2SO4+ 3СО2, (2)
Na2MoО4 + 2HCl = MoO3 + H2О + 2NaCl, (3)
MoO3+ 3Н2 = Мо + 3Н2О (4)
Вследствие высокой температуры плавления молибден сначала получается в виде порошка. Затем, прессуя порошок в стержни и нагревая их в атмосфере водорода переменным током низкого напряжения почти до плавления, можно получить компактный ковкий молибден.

Физические свойства:

Порошкообразный молибден темного серого цвета, без блеска. Он довольно тверд, но полируется, а при высоких температурах куется и сваривается. Удельный вес Мо 10,2. В совершенно чистом состоянии компактный молибден пластичен, ковок, тягуч, довольно легко подвергается штамповке и прокатке. При загрязнении углеродом, азотом или серой молибден, подобно хрому, становится хрупким, твердым, ломким, что существенно затрудняет его обработку. Электропроводность молибдена больше, чем у платины, никеля, ртути, железа и многих других металлов.

Химические свойства:

При обычных температурах молибден довольно устойчив на воздухе. При повышенных температурах он реагирует также с хлором и бромом, а с фтором — уже на холоду. Напротив, молибден не реагирует с иодом даже в раскаленном состоянии. Водород очень мало поглощается даже очень тонко измельченным молибденом и уже при температуре 300° полностью удаляется. С углеродом же молибден реагирует при нагревании, образуя карбид. Молибден способен непосредственно реагировать с окисью углерода, если действовать ею при высоком давлении на тонкий порошок молибдена. Элементарный азот с трудом связывается молибденом. Нагреванием молибденового порошка в газообразном аммиаке получают нитриды Mo2N и MoN.
Разбавленные кислоты не действуют на молибден. Из концентрированных кислот на него действует только HNO3(конц). Но так как последняя, как и другие окислители, naccuвupyem молибден, то окисление ею происходит очень медленно. Молибден окисляется также нагретой почти до кипения H2SO4(конц). Энергичнее действуют царская водка, а также смеси азотной кислоты с фтористоводородной или серной кислотами. В щелочах молибден практически нерастворим. Очень медленно реагирует он и с расплавленными едкими щелочами. Напротив, быстрое окисление происходит при сплавлении с нитратом калия, хлоратом калия или перекисью натрия.

Читать еще:  Бесцентровое шлифование с осевым движением подачи

Применение:

Молибден применяют в основном при производстве специальных сталей, для оружейных стволов, танковой брони, валов и т. д. Наряду с хромом, никелем, кобальтом и ванадием молибден используют для получения быстрорежущих сталей. Его применяют также при производстве магнитных сталей и кислотостойких сплавов. Молибден широко применяют для изготовления держателей для нитей ламп накаливания, так как он легко впаивается в стекло, и такие спаи не пропускают газ. Из соединений молибдена наиболее широко применяют молибдат аммония, главным образом для определения фосфорной кислоты (например, в искусственных удобрениях).
Молибден – один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Он содержится во многих живых тканях и необходим для поддержания активности некоторых ферментов, участвующих в катаболизме пуринов и серосодержащих аминокислот. Недостаток молибдена вызывает тяжелые заболевания. Наиболее богатые элементом № 42 пищевые продукты: бобовые и злаковые растения, листовые овощи, молоко, фасоль, печень и почки.

Важнейшие соединения:

Молибден образует соединения в различных состояниях окисления. Максимальная валентность молибдена равна шести. Исключая минерал MoS2, молибден в тех его соединениях, которые имеют практическое значение как таковые, шестивалентен.

Молибден и сферы его применения

ООО «НКМ Норд», выступая прямым представителем крупного холдинга по производству и поставке цветных металлов и сплавов, которые используются с целью легирования сталей, представляет на рынке Санкт-Петербурга и Москвы молибден и его сплавы по доступным ценам.

Оглавление

  • Краткие сведения о молибдене
  • История открытия молибдена
  • Физические и механические свойства молибдена
  • Химические свойства молибдена
  • Физические характеристики
  • Марки молибдена и сплавов
  • Преимущества и недостатки молибдена
  • Сфера применения молибдена
  • Молибден и химическая промышленность
  • Продукция из молибдена

Молибден – тугоплавкий материал – металл, которому трудно найти достойную замену, когда речь заходит о работе в высокотемпературных средах. Предлагаем коротко ознакомиться с характеристиками молибдена, с областями его применения, а также с его марками и разновидностями продукции.

Краткие сведения о молибдене

Молибден (Mo), не обогащенный примесями, представляет собой металл серого цвета с ярко выраженным стальным оттенком. Он обладает хорошей ковкостью. В периодической системе данный элемент находится под номером 42. В природе не обнаружено месторождений, в которых бы Mo находился в свободном состоянии. При этом известно более 20-ти минералов, которые по составу попадают под классификацию молибденовых руд.

История открытия молибдена

Элемент, о котором идет речь, был открыт химиком из Швеции по имени Карл Шееле. Ему не удалось получить молибден в виде чистого металла, но благодаря этому ученому в 1778 году на свет появился оксид молибдена. Чистый Mo удалось получить лишь в 1817 году стараниями Якоба Берцелиуса. Это другой шведский химик, который внес большой вклад в развитие науки.

В промышленных масштабах Mo начал использоваться в начале 20-го века. Его способность существенно улучшать качество орудийной стали, а также защитной брони не осталась незамеченной. Так молибден стал легирующей добавкой, которая по сей день используется во многих отраслях человеческой деятельности.

Физические и механические свойства молибдена

СвойствоЗначение
Атомный номер42
Атомная масса95,94
Параметр элементарной ячейки, нм0,31470
Атомный диаметр, нм0,272
Плотность при 20°С, г/cм 310,2
Температура плавления, °С2610
Температура кипения, °С4612
Теплота плавления, кДж/моль:28
Теплота испарения, кДж/моль:590
Молярный объем, см³/моль:9,4
Удельная теплоемкость, Дж/(г·К)0,256
Теплопроводность, Вт/(м·К)142
Коэффициент линейного расширения, 10 -6 К -14,9
Электросопротивление, мкОм·см5,70
Модуль Юнга, ГПа336,3
Модуль сдвига, ГПа122
Коэффициент Пуассона0,30
Твердость, НВ125
Цвет искрыКороткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металловТугоплавкий металл

Химические свойства молибдена

СвойствоЗначение
Ковалентный радиус:130 пм
Радиус иона:(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу):2,16
Электродный потенциал:
Степени окисления:6, 5, 4, 3, 2

Физические характеристики

Молибден изначально обладает высокой плотностью 10200 кг/м³, отличаясь не менее высокой температурой смены агрегатного состояния. Жидким металл становится при температуре 2620°С.

Помимо этого Mo характеризуется высоким модулем упругости, обладая сравнительно небольшим коэффициентом температурного расширения. Превосходная термостойкость, хорошая проводимость (которая хоть и ниже чем у меди, но выше чем у железа) – все это качества, которые определяют области применения молибдена. К этим же характеристикам следует отнести высокую прочность: она ничуть не меньше чем у вольфрама, хотя Mo гораздо лучше поддается обработке давлением.

Марки молибдена и сплавов

В современной промышленности данный элемент используется как в чистом виде, так и в виде сплавов, улучшенных разнообразными присадками или же другими металлами. Перечислим наиболее распространённые марки молибдена:

  • МЧ – Mo в чистом виде;
  • МЧВП – чистый Mo, произведенный по особой технологии («вакуумная плавка»);
  • МРН – молибден, обладающий большим количеством примесей (в сравнении с перечисленными выше марками), имеющий различное предназначение;
  • МК – Mo с кремнещелочными присадками;
  • ЦМ – молибденовый сплав с присадками в виде циркония и/или титана;
  • МР – сплав Mo и рения;
  • МВ – Mo плюс вольфрам.

Преимущества и недостатки молибдена

К преимуществам молибдена следует отнести его следующие характеристики:

  • высокая температура перехода в жидкое состояние, которая обеспечивает изделия на основе молибденовых сплавов повышенной жаропрочностью;
  • превосходная удельная прочность, которая сохраняется даже при сильном нагреве;
  • хорошая способность противостоять деформациям, которая обеспечивается высоким модулем упругости;
  • небольшой коэффициент расширения при нагреве;
  • превосходная термостойкость;
  • небольшое сечение, отражающее способность элемента к захвату тепловых нейтронов;
  • ярко выраженная устойчивость к коррозионным воздействиям (Mo сохраняет коррозионную стойкость в большинстве щелочных и кислотных растворов, независимо от их температуры и концентрации);

К недостаткам Mo следует отнести:

  • сравнительно небольшую окалийность;
  • недостаточную эластичность сварочных швов, которая делает их хрупкими;
  • недостаточную пластичность в условиях низких температур;
  • упрочнение материала наклепкой доступна только при ограниченных температурах (до 700°С – 800°С), в противном случае оно дает противоположный эффект.

Сфера применения молибдена

Определяя области применения Mo, основной упор необходимо делать на выдающуюся тугоплавкость элемента. Благодаря этому качеству Mo входит в состав обшивки современных ракет и самолетов. Подобное применение отличается вариативностью:

  • в одних случаях молибденовые сплавы выполняют функции тепловых экранов, которые отделаются от базовой конструкции теплоизолирующим материалом;
  • в других – тугоплавкие сплавы выполняют функции базовых элементов обшивки.

По своим прочностным характеристикам молибден лишь немного отстает от вольфрама и сплавов на его основе. Однако удельная прочность Mo при определенных температурах (до 1350°С) гораздо выше именно у молибдена. В этой связи именно молибденовые сплавы чаще всего входят в состав обшивки авиационной и космической техники.

На основе Mo изготавливаются сотовые панели космических кораблей, он содержится в конструкции космических капсул, возвращающих космонавтов на землю. Лопасти и форсунки турбин, сопла ракетных двигателей, управляющие элементы ракет, работающих на твердом топливе – все эти элементы одержат в своем составе молибденовые сплавы, способные противостоять окислению, ударным нагрузкам и газовой эрозии в условиях высоких температур.

Оборудование, эксплуатируемое при прямом взаимодействии с сильными кислотами (серной, ортофосфорной и т. д.), зачастую изготавливается на основе молибденовых сплавов. Изделия из молибдена способны длительное время взаимодействовать с расплавленным стеклом, благодаря чему Mo широко используется в стекольной промышленности.

Еще одна сфера применения Mo – изготовление пресс-форм для полуфабрикатов из цинка или меди (речь идет о пресс-формах для заливки сплавов означенных металлов). Физические характеристики Mo позволяют успешно применять его для изготовления оборудования, используемого в обработке металлов давлением. Речь идет о прошивных станах, матрицах и о целом ряде технологических приспособлений.

Давно известно, что Mo существенно улучшает физические характеристики сталей. Незначительное количество молибдена в их составе (0,15%. 0,8%) делает сплав более прочным, вязким и устойчивым к коррозионным воздействиям, одновременно увеличивая его прокаливаемость. Перечисленные характеристики незаменимы при изготовлении наиболее ответственных деталей, используемых в различных областях человеческой деятельности. Очень часто такие детали работают на износ, а также истирание. Чаще всего в таких областях применяются молибденовые сплавы с добавлением кобальта, никеля или хрома, которые одновременно являются кислотоупорными материалами.

Не обходится без молибденовых сплавов при изготовлении мощных нагревательных элементов. Они используются в конструкции водородных электрических печей, способных развивать температуру до 1600°С. Производство деталей для рентгенотехнических изделий, для радиоэлектроники, а также вакуумного оборудования – это еще одна сфера применения рассматриваемого нами элемента.

Молибден и химическая промышленность

Некоторые соединения молибдена (оксиды, сульфиды и т. д.) являются превосходными катализаторами. Это позволяет использовать их при производстве пигментов и глазурей в лакокрасочной промышленности. Также Mo входит в состав некоторых удобрений. Молибденовый ангидрид используется в производстве положительных электродов, которыми оснащаются литиевые аккумуляторные батареи.

Сферу применения Mo без преувеличения можно назвать необъятной, но не менее разнообразна продукция из молибдена, которая поступает на рынок и в дальнейшем используется промышленностью.

Продукция из молибдена

Сегодня молибденовые полуфабрикаты принято изготавливать в форме листов, лент, проволоки, прутков, штабиков и порошка.

Прутки, ленты и проволока используются в производстве нагревательных элементов. Отдельно из прутков изготавливаются электроды вакуумных электрических приборов. Молибденовая проволока является основой для производства термопар, рентгеновского оборудования и различных ламп (генераторных, накаливания и т. д.). Молибденовые листы поставляются для нужд авиационной и космической промышленности. Порошок используется в сталеплавильном производстве (в качестве легирующей добавки). Одновременно молибденовый порошок является сырьем, из которого производится компактный молибден.

Система менеджмента качества производств сертифицирована на соответствие международному стандарту качества ISO 9001: 2015

Молибден

Молибден — переходный металл, который имеет серо-стальной цвет в компактном состоянии и приобретает серо-черный оттенок в диспергированном виде. Имеет атомный номер 42 и обозначается символом Mo. Элемент был открыт шведским химиком Карлом Шееле в 1778 году. Молибден — редкий металл: его содержание в земной коре составляет всего 0,0003 %, при этом он не содержится в чистом виде, а добывается из минералов, таких как молибдит, молибденит, повеллит и др.

Виды молибдена

Производства данного металла соответствует нормам ТУ 48-19-3-78. Он выпускается в виде штабиков двух сортов:

  • Штабики сорта А имеют сечение от 18х18 до 32х32 (погрешность от 1,5 до 2,5 мм в зависимости от размеров сечения) и длину от 250 до 400 мм. Их рекомендуют использовать для изготовления прутков, проволоки и прочих изделий.
  • Штабики сорта Б имеют сечение от 18х18 до 32х32 (погрешность от 2 до 2,5 мм в зависимости от сечения) и длину от 250 до 300 мм. Их используют преимущественно в качестве заготовок для плавки.

    Требуемый химический состав металлического молибдена представлен в таблице ниже:

    Примеси, не более:

    Кальций и магний

    Молибден, не менее

    Кислород и влага

    Физические и химические свойства молибдена

    Молибден — твердый тугоплавкий металл, который легко куется, а также штампуется и прокатывается. Он обладает парамагнитными свойствами, т.е. во внешнем магнитном поле намагничивается по направлению к внутреннему. Металл также характеризуется высокой электро- и теплопроводностью и жаропрочностью. По механической прочности его превосходит только вольфрам, который хуже обрабатывается давлением.

    Основные физические свойства молибдена:

    • Температура плавления — 2610 ⁰С.
    • Температура кипения — 4612 ⁰С.
    • Плотность — 10,2 г/cм3.
    • Теплопроводность — 142 Вт/(м*К).
    • Твердость — 125 НВ.

    Металл устойчив на воздухе при комнатной температуре, начинает окисляться при температуре от 400 ⁰С, а при 600 ⁰С переходит в триоксид молибдена. Он образует различные соединения с галогенами, взаимодействует с серой до получения дисульфида.

    При реакции слабокислых суспензий оксида молибдена с восстановителями (алюминий, сернистый газ и др.) образуется особая группа соединений — молибденовые сини. Они отличаются переменным составом и ярко-синим цветом.

    Применение молибдена

    Основная область применения — цветная металлургия. Металл используется в качестве легирующего элемента при изготовлении сталей, входит в состав жаропрочных сплавов, устойчивых к коррозии. Он повышает прочность и вязкость стали. Из молибденовой ленты делают вводы электрического тока в лампочках и высокотемпературные печи. В вакуумных печах сопротивления молибден используется для теплоизоляции и в качестве нагревательных элементов.

    В химической промышленности находят применение различные соединения молибдена, которые служат пигментами красителей, катализаторами реакций и компонентами глазурей. Чистый металл применяют для изготовления газодинамических лазеров и зеркал.

    Металл используется в медицине для получения технеция, который служит для диагностики заболеваний, в том числе рака. Молибден также входит в состав микроудобрений.

    Сколько стоит молибден

    Молибден является одним из самых дорогостоящих металлов. По данным за 2016 год, его стоимость составляла в среднем $11 750 за тонну. В Ferrolabs вы можете купить молибден по цене от 1950 руб/кг. В качестве упаковки мы используем деревянные ящики. Чтобы узнать подробности или оформить заказ, позвоните нам по номеру +7 (495) 540-540-9 или сделайте заявку на сайте.

    Молибден

    СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ МОЛИБДЕНА

    Молибден (Мо) — металл серебристо-серого цвета. По виду и химическим свойствам молибден похож на вольфрам. Элемент открыт в 1778 г. Название его происходит от минерала молибденита, содержащего элемент.

    Физические и механические свойства молибдена приведены ниже:

    Плотность при 20°С, г/см3

    Коэффициент теплопроводности при 20 °С, кал/(см·сек·град)

    Временное сопротивление при растяжении, кГ/мм 2

    На воздухе при комнатной температуре молибден мало окисляется, с водородом он не реагирует вплоть до температуры плавления. При нагревании >400°С молибден легко окисляется на воздухе, поэтому нагревать его перед горячей обработкой давлением следует в восстановительной атмосфере или в защитных средах.

    С соляной и серной кислотами молибден заметно реагирует только при 80—100°С. Азотная кислота и царская водка растворяют его и на холоду, однако быстро только при 100°С.В холодных растворах щелочей молибден устойчив, а в горячих медленно разрушается.

    Молибден термической обработкой не упрочняется. Его упрочнение достигается лишь полугорячим наклепом, поэтому необходимое сочетание механических свойств молибденовых полуфабрикатов достигается деформацией и отжигом.

    Примеси углерода, кислорода, азота, кремния, железа, алюминия, кальция, фосфора, серы и другие, присутствующие в техническом молибдене от сотых до стотысячных долей процента, оказывают заметное влияние на его свойства. Особенно вредной примесью является кислород, легкоплавкие окислы которого, располагаясь по границам зерен молибдена в виде тонкой пленки, вызывают резкое охрупчивание металла. При содержании кислорода >0,004% снижается способность молибдена к пластической деформации, особенно в присутствии углерода и азота. При содержании кислорода в пределах 0,008— 0,015% молибден становится хрупким и не поддается обработке давлением.

    В технике молибден используют как тугоплавкий металл, сохраняющий прочность при нагреве вплоть до 2000°С. Примерно 75% всего получаемого молибдена расходуют на легирование сталей и производство никелевых сплавов. Добавки молибдена в сталь увеличивают ее прокаливаемость и закаливаемость, уничтожают отпускную хрупкость, увеличивают теплоустойчивость.

    В виде проволоки и прутков молибден используют в электроламповой и радиотехнической промышленности. Из него изготовляют листовые аноды, сетки, пружины катодов.

    Коэффициент теплового расширения молибдена почти одинаков с коэффициентом расширения стекла, поэтому его применяют для электрических контактов, впаиваемых в стекло. Из окисла молибдена делают электроды стекольных ванн при варке оптического стекла.

    Из молибдена изготовляют нагревательные элементы печей сопротивления, работающих в вакууме или в нейтральной среде, пуансонов, матриц, штампов для горячей штамповки, оснастку для литья под давлением, сильно нагруженные детали газовых турбин и нагреваемые до высоких температур части ракет.

    Молибденовые сплавы применяют в качестве жаропрочных конструкционных материалов. Подавляющее большинство легирующих элементов охрупчивает молибден. Единственным элементом, повышающим пластичность молибдена, является рений. Молибденовый сплав с 40—50% Re может деформироваться при комнатной температуре. Однако из-за малой распространенности рения сплавы его с молибденом применяют редко.

    Из молибденовых сплавов, находящих практическое применение, лучшими являются однофазные, содержащие в качестве легирующих добавок цирконий и титан. Эти сплавы при высокой жаропрочности сохраняют деформируемость. Гетерофазные термообрабатываемые сложнолегированные сплавы молибдена, легированные титаном, цирконием, ниобием, углеродом и другими элементами, обладают более высокой жаропрочностью, но они менее пластичны, а их изготовление связано с большими трудностями. Заметно повышается жаропрочность молибдена при добавке в него >20% W, но при этом повышается плотность сплава и ухудшается его деформируемость.

    Молибденовые сплавы применяют для вставок критических сечений сопел, обшивки летательных аппаратов, деталей ракет и атомных реакторов, вставок матриц для литья стали под давлением, оснастки и инструмента в металлообрабатывающей промышленности, деталей оборудования нефтяной и стекольной промышленности, деталей радио, электротехнической и электронной техники.

    Окислы молибдена летучи (испаряются при температурах >600°С) и легкоплавки, поэтому молибден и молибденовые сплавы нежаростойки. Для длительной работы при температуре >700°С в окислительной атмосфере молибденовые сплавы без защитных покрытий не применяют. Они могут работать только в восстановительной и нейтральной среде и в вакууме.

    Для защиты деталей из молибдена и молибденовых сплавов, работающих при высоких температурах в окислительной атмосфере, применяют термодиффузионные покрытия, которые образуют насыщением поверхностных слоев детали различными элементами путем диффузии, эмалевые или стеклохромовые покрытия, электролитические покрытия, наносимые электролизом из расплавленных солей металлов, керамические покрытия, покрытия из окислов металлов.

    Тугоплавкий металл молибден

    Молибден относится к классу тугоплавких металлов, что делает его применение уникальным в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

    Основные сведения

    История открытия

    Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле — получен оксид МоО3. В 1782 г. П. Гьельм впервые получил Mo в металлическом состоянии, но загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый металл в 1817 году был получен шведским химиком Й. Берцелиусом.

    Первые попытки использования молибдена в металлургии стали относятся к концу прошлого столетия. Его промышленное производство началось в 1909-1910 гг., когда были обнаружены особые свойства орудийных и броневых сталей, легированных этим металлом, а также была разработана технология получения компактных тугоплавких металлов методом порошковой металлургии.

    Свойства молибдена

    Молибден, как и вольфрам, в периодической системе элементов Д. И. Менделеева расположен в VI группе, но в 5-м периоде. Наиболее характерно для него шестивалентное состояние, хотя известны соединения, в которых он имеет другие валентности. Порядковый номер 42; атомная масса 95,95; плотность при комнатной температуре 10200 кг/м 3 . Молибден относится к тугоплавким металлам, является переходным элементом. Он плавится при 2620±10°С и кипит примерно при 4800 °С.

    Mo и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность данного металла ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.

    Физические и механические свойства

    Свойство

    Значение
    Атомный номер

    42
    Атомная масса

    95,94
    Параметр элементарной ячейки, нм

    0,31470
    Атомный диаметр, нм

    0,272
    Плотность при 20°С, г/cм 3

    10,2
    Температура плавления, °С

    2610
    Температура кипения, °С

    4612
    Теплота плавления, кДж/моль:28
    Теплота испарения, кДж/моль:590
    Молярный объем, см³/моль:9,4
    Удельная теплоемкость, Дж/(г·К)

    0,256
    Теплопроводность, Вт/(м·К)

    142
    Коэффициент линейного расширения, 10 -6 К -1

    4,9
    Электросопротивление, мкОм·см

    5,70
    Модуль Юнга, ГПа

    336,3
    Модуль сдвига, ГПа

    122
    Коэффициент Пуассона

    0,30
    Твердость, НВ125
    Цвет искрыКороткий желтый прерывистый пучок искр
    Группа металловТугоплавкий металл

    Химические свойства

    Свойство

    Значение
    Ковалентный радиус:

    130 пм
    Радиус иона:

    (+6e) 62 (+4e) 70 пм
    Электроотрицательность (по Полингу):

    2,16
    Электродный потенциал:

    0
    Степени окисления:

    6, 5, 4, 3, 2

    Марки молибдена и сплавов

    Достоинства / недостатки

      Достоинства:
    • имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;
    • т.к. плотность данного металла (10200 кг/м 3 ) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м 3 ), то сплавы на основе молибдена обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);
    • имеет высокий модуль упругости;
    • малый температурный коэффициент расширения;
    • обладает хорошей термостойкостью;
    • малое сечение захвата тепловых нейтронов;
    • для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.
      Недостатки:
    • обладает небольшой окалийностью;
    • высокая хрупкость сварных швов;
    • малая пластичность при низких температурах;
    • упрочнение нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.

    Области применения молибдена

    Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы и сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом. Молибден занимает второе место после вольфрама и его сплавов по прочностным свойствам. Однако, по удельной прочности при температурах ниже 1350-1450°С Mo и его сплавы занимают первое место. Таким образом, наибольшее распространение для изготовлеиия обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий и их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1370°С по сравненню с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе.

    Из Mo изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. В очень тяжелых условиях работают некоторые детали прямоточных ракетных и турбореактивных двигателей (лопатки турбин, хвостовые юбки, заслонки форсунок, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). При этом от материала требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. При температурах ниже 1370°С для изготовления данных деталей используют молибден и его сплавы.

    Молибден — перспективный материал для оборудования, работающего в среде серной, соляной и фосфорной кислот. В связи с высокой стойкостью данного металла в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настоящее время из молибденовых сплавов изготавливают прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость таких материалов при повышенных температурах обусловили их применение в качестве инструмента при горячей обработке сталей и сплавов давлением (оправки прошивных станов, матрицы, прессштемпели).

    Молибден существенно улучшает свойства сталей. Присадка Mo значительно повышает их прокаливаемость. Небольшие добавки Mo (0,15-0,8 %) в конструкционные стали настолько увеличивают их прочность, вязкость и коррозионную стойкость, что они используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий. Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание).Также он входит в состав ряда кислотоупорных и жаростойких сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.

    Еще одной областью применения является производство нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Также молибден широко используется в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.

    Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Также данный металл как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы. МоSi2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический Mo используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трехокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока. Дисульфид MoS2 и диселенид МоSе2 молибдена используют в качестве смазки трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400°С. В лакокрасочной и легкой промышленности для изготовления красок и лаков и для окраски тканей и мехов в качестве пигментов применяют ряд химических соединений Mo.

    Продукция из молибдена

    Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции. Наиболее распространены молибденовая проволока, прутки из молибдена, молибденовый порошок, штабик, лист.

    Молибденовые прутки, а также проволока и лента применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей. Помимо этого прутки используются для изготовления вводов электровакуумных приборов. Проволока нашла применение при производстве высокотемпературных термопар, ламп накаливания, приемно-усилительных и генераторных ламп, рентгеновских трубок. Листы применяются в качестве конструкционного материала для производства изделий авиационной и космической отраслей. Молибденовый порошок выступает в качестве легирующей добавки к различным сталям и сплавам. Также он является исходным сырьем для получения компактного молибдена.

    телефоны:
    8 (800) 200-52-75
    (495) 366-00-24
    (495) 504-95-54
    (495) 642-41-95

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector