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

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/cм3	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, НВ	125
Цвет искры	Короткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Химические свойства молибдена

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

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.