Métaux rares
Pertinence
Les métaux rares sont conventionnellement appelés un groupe de métaux relativement nouveaux ou peu utilisés. Leur échelle de production et leur champ d'application ne sont pas encore totalement maîtrisés. L'utilisation des métaux rares dans l'industrie de la défense et dans l'économie nationale en général est une question d'importance nationale.
Géologie
Les métaux rares découverts dans la croûte terrestre sont contenus en petites quantités. Cependant, le vanadium, le titane, le béryllium, le lithium et quelques autres sont extraits chaque année par milliers de tonnes. Le bismuth et le tantale se trouvent parfois dans la nature sous forme de pépites. De riches gisements de tungstène, de molybdène et de titane ont été découverts. Certains minerais de gisements connus contiennent des métaux dérivés tels que le tellure, l'indium, le sélénium, le gallium et le germanium, qui sont extraits lors du traitement des minerais. Les minéraux des veines de pegmatite contiennent également des métaux rares et des terres rares. L'extraction des métaux rares est un processus très complexe de traitement des minerais.
Caractéristiques générales
Les métaux rares possèdent des qualités exceptionnellement précieuses et variées. Les propriétés radioactives de certains métaux des terres rares sont largement utilisées dans l'industrie de l'énergie nucléaire. L'utilisation de métaux rares, même en quantités infimes, dans la composition d'alliages permet d'optimiser leurs qualités, telles que la résistance aux températures cryogéniques, l'augmentation de la résistance à la chaleur.
Selon les scientifiques, les métaux rares peuvent changer la technologie de production des industries modernes. La technologie d'aujourd'hui impose des exigences très élevées aux alliages utilisés. Les métaux rares constituent la base de ces alliages. La structure, les propriétés et la méthode d'application de certains alliages à base de métaux rares pour la technologie moderne sont d'une importance capitale. Les alliages de tungstène et de manganèse, par exemple, intéressent particulièrement les chercheurs. Mais il est technologiquement très difficile d'obtenir ces alliages, qui sont généralement obtenus par des méthodes de métallurgie des poudres.
Métaux réfractaires
Une classe particulière d'éléments chimiques comprend les métaux qui fondent à des températures élevées d'au moins 1650-1700°C. Le groupe des métaux réfractaires est dominé par les métaux rares. Tous ont une structure atomique très dense. Leur point de fusion élevé, leur grande dureté, leur solidité et leur résistance électrique sont dus à l'étroitesse des liaisons électroniques interatomiques.
L'utilisation des
La plupart des métaux réfractaires trouvent leur principale application dans la construction aéronautique, la technologie des fusées et de l'espace et la métallurgie. Les alliages réfractaires utilisés comme matériaux de construction trouvent leur application dans la construction navale, la construction de machines, les industries électroniques, chimiques, électriques et nucléaires. Le hafnium, le zirconium, le niobium, le molybdène et le tantale ont des qualités structurelles particulièrement précieuses. Ces métaux se caractérisent par une résistance au fluage relativement faible à des températures de fusion élevées.
Inconvénients
Le soudage des matériaux réfractaires est difficile en raison de leur point de fusion élevé et de leur grande affinité pour l'oxygène, l'hydrogène et l'azote. Ces caractéristiques contribuent à la formation de pores dans les joints, ce qui réduit leurs propriétés plastiques et entraîne la formation de grains lorsqu'ils sont chauffés. Même une petite quantité d'impuretés gazeuses entraîne une modification notable des propriétés. Un deuxième inconvénient de tous les métaux réfractaires est la nécessité d'utiliser divers revêtements anti-oxydation à haute température. En outre, les alliages réfractaires ne sont pas suffisamment avancés sur le plan technologique. Ils sont mal déformés, coupés et percés.
Domaines prometteurs
Le principal domaine est celui des éléments des structures des réacteurs nucléaires. Les alliages réfractaires peuvent être utilisés dans la technologie spatiale à propulsion nucléaire, dans les dispositifs électriques et autres. Par exemple, dans les condensateurs, les lasers à pompage nucléaire.
Les métaux et alliages réfractaires fonctionnent dans le vide, les atmosphères neutres et réductrices, ainsi que dans des environnements agressifs et de métaux liquides. Les atmosphères oxydantes à haute température réduisent la résistance à la chaleur des métaux réfractaires. C'est pourquoi ils sont utilisés avec des revêtements protecteurs spéciaux. Aujourd'hui, tous les alliages de métaux durs utilisés pour le calibrage, le forgeage ou comme outils de coupe sont à base de carbure de tungstène, de titane, de molybdène ou alliés avec du nickel ou du cobalt. La grande dureté des carbures métalliques réfractaires leur confère une résistance à l'usure. Cependant, les alliages coulés à partir de carbures purs n'ont pas donné les propriétés de dureté supplémentaires attendues en raison d'une fragilité excessive. Ces carbures font normalement partie de structures de carbures frittés.
Le tungstène et le molybdène sont les plus utilisés dans les industries des tubes électriques, du vide électrique et de la radiotechnique et sont utilisés pour allier l'acier à outils. Le vanadium est utilisé dans l'industrie du vide et la métallurgie comme élément d'alliage. Le zirconium et ses alliages sont utilisés dans l'industrie atomique et du vide comme agent de dégazage et dans la production d'alliages non ferreux. Le tantale et le niobium sont utilisés comme électrodes dans les redresseurs de tubes et les générateurs de grande puissance. Le tantale est demandé par l'industrie chimique. Les deux métaux sont utilisés comme éléments d'alliage pour les alliages résistants à la chaleur et à l'acide.
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