Kovový prášek z molybdenu

Kovový prášek z molybdenu je žáruvzdorný materiál ceněný pro své vysokoteplotní vlastnosti kombinující pevnost, tepelnou vodivost a odolnost proti korozi. Tato příručka se zabývá výrobními procesy a vlastnostmi molybdenového prášku a také legováním molybdenu a jeho aplikacemi. Uvádí také specifikace výrobku, ceny, dodavatele, výhody oproti alternativám spolu s odbornými doporučeními pro použití.

Přehled

Mezi základní vlastnosti čistého kovového molybdenového prášku patří:

• Vynikající pevnost při vysokých teplotách až do 2100 °C
• zachovává pevnost v tahu i při vysokém zahřátí
• Velmi nízký koeficient tepelné roztažnosti
• Tepelná a elektrická vodivost
• Odolává erozi a korozi
• Umožňuje použití lehkých konstrukčních materiálů

Poptávka po molybdenových prášcích roste u tepelně namáhaných konstrukcí, jako jsou tepelné štíty, raketové trysky, vlákna a kompozitní výztuže, kde extrémní podmínky překonávají tradiční slitiny. Tato zpráva zkoumá výrobní metody, nákladové faktory, oblasti použití a pokyny pro zpracování molybdenových prášků.

Složení a vlastnosti

Kovový prášek z molybdenu obsahuje pouze jediný čistý kovový prvek:

Významné vlastnosti:

• Stříbřitě bílý lesk, když je čerstvě naprášený
• tvárné s vysokou odolností proti tepelným šokům
• Tvar blízký síťovému pro výrobu
• Lze legovat uhlíkem, křemíkem nebo bórem.
• Odolává kyselinám a alkalické korozi
• Zachovává si mechanickou pevnost při různých teplotách

Tyto užitečné kombinace chemických, fyzikálních a mechanických vlastností jsou podnětem k použití. Dostupnost však byla až do posledního desetiletí omezena obtížemi s cenově dostupnou výrobou čistého kovového prášku molybdenu.

Výrobní metody

Pokroky nyní umožňují komerční výrobu kovových prášků molybdenu prostřednictvím:

• Elektrolýza a vodíkové procesy umožňují vysokou čistotu
• Metody redukce nabízejí nižší náklady pro většinu aplikací
• Plazmová sféroidizace po procesu zlepšuje vlastnosti prášku

Probíhající iniciativy se zaměřují na účinnější suché procesy, které eliminují hydrometalurgii, aby se zlepšila ekonomická stránka pro běžné využití.

Použití žáruvzdorných materiálů

Jedinečné vlastnosti kovového prášku z molybdenu vyhovují extrémním požadavkům:

Vysokoteplotní konstrukční prvky

• raketové trysky, části raket
• Prvky jaderného fúzního reaktoru
• Topeniště a kování
• Vlákna vakuových trubic

Tepelný management

• Desky pro odvod tepla s keramickou matricí
• Tepelné nástřiky na potrubí a nástroje

Kompozitní směsi

• Disperzně zesílené výztuhy ze slitin
• Kermety slinuté jiskrovou plazmou

Elektrické kontakty

• Elektrody vakuových rozváděčů
• Kontakty relé odolné proti erozi oblouku

Metalizační pasty

• Vodivé tlustovrstvé plošné spoje
• Spojovací prostředek v přechodné kapalné fázi Difúzní lepení

Molybdenový prášek tak převyšuje svou váhovou kategorii v aplikacích s přidanou hodnotou, nikoliv v čistě komoditních objemech.

Specifikace produktu

Kovový prášek molybdenu je komerčně dostupný ve standardizovaných nebo zakázkových variantách:

Distribuce velikosti částic - Shodný způsob zpracování klienta, pevnost v tahu vs. cíle tažnosti.

Stupně čistoty - 99.9% postačuje pro většinu aplikací. Vyšší čistota zvyšuje náklady.

Kondice - Míchání, suché mazání a vysoušení zlepšuje vlastnosti balení a toku prášku.

Přizpůsobení vlastností prášku pro konkrétní aplikaci je možné, ale vyžaduje MOQ.

Ceny kovového prášku molybdenu

Vzhledem k tomu, že se jedná o specializovaný prášek vyráběný v malých sériích pro specializovaná odvětví, jsou jeho náklady vyšší než u běžných kovů:

Čistota výzkumné třídy nad 99,95% přitahuje vysoké prémie za 1 gram balení v ceně ~$200+ za gram.

U malých spékaných nebo AM tištěných dílů převažují náklady na materiál, takže aplikace musí ospravedlnit hodnoty. Umožňuje kombinace odlehčení, izolace a vodivosti, které by jinak nebyly dosažitelné.

Srovnání s alternativami

Molybden konkuruje speciálním kovům a kompozitům zaměřeným na vysokoteplotní vlastnosti:

Klady molybdenu

• Bezkonkurenční pevnost v tahu při vysokých teplotách až do 2100 °C
• Nižší hustota umožňuje lehké vysokoteplotní konstrukce
• Odolává korozi roztaveného kovu při extrémním zpracování

Výzvy

• Obtížné úplné zhutnění prášku do plného tvaru
• Mohou vzniknout křehké intermetalika, které ohrožují tažnost.
• Velmi vysoký bod tání ztěžuje legování a spojování.
• Ekonomika výroby prášku potřebuje další zlepšení

Díky neustálému zdokonalování práškových procesů dominuje molybden v extrémních servisních výklencích. Míchání s uhlíkem/boronem napomáhá spékání a legující přísady přizpůsobují vlastnosti napříč teplotními požadavky.

Směry výzkumu a vývoje

Mezi nová vylepšení molybdenového prášku patří:

Výroba

• Elektrolytické cesty s použitím roztavených solí
• Pražení/redukce molybdenitu s nižší energií
• Sféroidizace mikrovlnného plazmatu

Slitinový design

• Kompozity HEA s wolframem/tantalem
• Přídavky pro spékání v kapalné fázi, jako je Cu/Ni
• Mechanismy posilování závislé na rychlosti

Konsolidace

• Spékání jiskrovou plazmou
• Mřížové struktury s optimalizací topologie
• Vazba tištěná tryskovým tiskem v zeleném stavu

Aplikace

• Výměny elektrolytických desek polovodičových baterií
• 3D tištěné prototypy raketových motorů
• Skleněná těsnicí pouzdra odolná proti tečení

Souhrn

Vzácné žáruvzdorné vlastnosti molybdenu, včetně vysoké teplotní pevnosti, tepelné vodivosti, odolnosti proti korozi a tažnosti, umožňují vznik inovativních lehkých součástí a kompozitů, které umožňují pokrok v oblasti extrémních aplikací tepelného managementu v jaderné fúzi, vesmírných cestách a průmyslovém zpracování. Nedávná zlepšení v oblasti práškové metalurgie nyní umožňují doplnit tradiční formy molybdenových mlýnů o metody aditivní výroby. Přizpůsobení velikosti a morfologie částic požadovaným přístupům ke zhušťování umožňuje vyrábět dříve neživotaschopné tvary. Ačkoli je molybden relativně dražší než konvenční kovy, ve specializovaných tepelných výklencích výrazně převyšuje svou váhovou kategorii a překonává alternativy.

znát více procesů 3D tisku