| 单词 | 铼及铼合金的应用 |
| 释义 | 【铼及铼合金的应用】 拼译：application of rhenium and usalloys 铼是一种稀有分散金属，呈银白色光泽，比重为21，熔点仅低于钨，为3180℃±20℃，电阻率比钨大3倍。它可以经受冷加工，加工时的硬化率较大。经热处理后仍具有一定的延展性，但不能经受热加工。铼没有脆性临界温度，对熔融金属无渗透作用，其表面易形成一层稳定的导电性氧化膜。铼在地壳中含量少，主要分散在辉钼矿、斑铜矿中，辉钼矿是铼的主要来源。通常以硫化物的形式与辉钼矿共生，因此铼的回收主要依赖于钼工业。其原生矿床尚有待发现。矿石中铼的含量在1mg／kg以下，钼精矿中的铼含量约400mg／kg，所以大部分作为钼和铜冶炼的副产品从伴生钼的斑铜矿中回收，已探明的铼资源大都与北美、中美、南美和伊朗的斑岩铜－钼矿共生，少量在巴尔干半岛。尚有与铀矿共生的仅有边际经济价值的铼储量，主要在美国。在前苏联的沉积铜矿床和非洲铜矿区中也探明有铼储量，但含量很低。 铼及铼合金的特性决定了它在石油化学、电子、冶金、原子能和宇航等工业方面的应用，日益引起了各国材料学家的高度重视和关注。铼在石油化学工业中的应用 铼的最大用途是作为石油化学工业的催化剂(大约占全部铼的60%以上)，现在石油化学工业中都采用铼作铂催化剂的代用品，大量用于石油精炼。在石油精炼中加入少量的铼催化剂，就可以加速石油裂化速度，提炼出高级汽油和副产品。特别是在提炼高级汽油和重要化工原料的催化重整工艺中，使用Pt-Re重整催化剂代替原有的纯铂催化剂，可以大大提高苯、甲苯等化工原料的产量和实收率，减少催化剂的再生费用。铼及其化合物还用作为有机化学合成的催化剂。铼催化剂的活性较强，并且具有较好选择性的抗毒能力，可用作脱氢、脱氯和氨合成催化剂。铼的硫化物及氯化物作为选择性催化剂在催化羰基或硝基时，不会影响C-S键和C－卤素键，在适当的载体中，铼催化剂在氢化裂化重质碳氢馏分形成轻质馏分时其活性良好。金属铼、氧化铼、磷化铼和二硫化铼都是有效的脱水催化剂。Re-Cu催化剂用于未饱和烃的氢化工艺中。在电子工业中的应用 铼是电子管的良好材料，铼及铼合金(尤其是W-Re合金)在电子管中主要用作加热灯丝、阳极、阴极、栅极和电子管封皮及结构材料，效果好，寿命长。金属阴极添加铼以后，其发射电流的能力显著增加。Re－50Th合金阴极在1630K下的发射电流密度比钨阴极的理论发射电流密度高274倍，用铼及铼合金制作的电子管元件和发热体元件，可加热到2800℃。使用直接加热铼及阴极的质谱仪的性能，比使用钨阴极的更稳定，并且不为分析试样上的水分所腐蚀。铼还可以用作照相闪光灯和铁路信号灯的光源材料。用铼代钨制作电子管阴极，可使阴极的使用寿命提高100倍。若在电视上使用铼丝，则它的使用寿命较普通金属丝提高5～10倍。过铼酸钾作敏化剂用于彩色照相中。铼用作船体中永磁发电机的电接点，抗腐蚀能力强，经久耐用。Mo－40～50Re合金在10K时具有超导性能，主要用作电接点材料。铼电接点的使用寿命是铂钯电接点的20倍。铼和铼合金的另一用途是用作电阻加热炉的发热体元件，这些元件在真空或氢气中加热时不会变脆。电子计算机信息传输系统中针式打印机的打字材料，过去采用镍基弹性合金和钨，现在用钨铼合金代替，它具有弹性模量高、耐磨性好、抗色带侵蚀性好等优点。从而提高了打印针的使用寿命和打字质量。铼在电子工业中主要用于X－射线对阴极、电离真空计、电磁体和半导体，特别是医疗上广泛使用的旋转X射线阳极靶，有纯钨靶、钨和钼或石墨的复合靶，如果用钨铼合金代替或者在靶上面沉积一层铼或钨铼合金，使靶不易脆化和龟裂，并能很好地保持X射线的焦径，提高辐照效果。在冶金工业中的应用 铼在冶金工业上可作合金添加剂。合金加入铼可以大大改善合金的性能，特别是作为钨或钼的添加剂可以提高钨、钼合金的强度，克服这些金属在再结晶后的脆变倾向，改善成形性和焊接性，使钨和钼合金更坚固和稳定。铼使钨的延脆性转变温度从室温以上降至－245℃以下。铼钼合金的抗拉强度比纯钼大2倍以上，不脱层，铼钼合金是一种非磁性合金，可用来密封金属和玻璃，它可焊接而形成延性接点；可广泛地用作高温热电偶保护套和高温炉的部件等。含50%Re的Mo-Re合金可以作为高强电磁体的绝缘材料，制成的无缝金属管高温性能好，可在接近其熔点的温度下使用，可用作热电偶的外套、电子管中的阴极支架环和栅极等部件。在铁钴镍合金中加入铼也可改善其机械性能。如在Fe-CoNiMo合金中加入Re、B、Si、Be等，可制成高强、耐磨仪表的关键部件。W－40Re－0．35Hf合金可作为各种立式炉(温度高达3100℃)中的加热元件、热屏蔽和热固定器等部件及模铸机械的型芯。热电偶W／25Re合金可用来准确测量和控制2750C左右的温度。国外已研制成Pt-Re／Pt、PtRe／Pd、Pt-Re／Rh及Ir-Re／Ir等热电偶。含铼合金热电偶的工作温度高于2000℃，它可测温至2465～2485℃，热电动势为1012μV。Re／M。热电偶的热电动势高，可测温至2600～2800℃。W／Re热电偶的热电动势比Pt-Rh／Pt热电偶高3～4倍。Re／W热电偶的热电动势随铼含量增加而增加，直到铼含量达到26%为止。当铼含量超过26%时，热电偶的热电动势仍继续增加，但很难熔炼到含铼量超过26%的合金，故铼的实际最高固溶度极限量为26%。一般使用W／25Re热电偶较为稳定可靠。铼在该领域主要是用于热电偶、坩埚和镍基高温合金，所以铼在这个方面的消耗量是增长速度最快的。在原子能工业中的应用 钨铼合金的强度高、密度大，可用作原子能和核工程的核燃料贮存器和控制器，其抗蚀性能好，在核动力系统中用作液态金属钠、锂的贮存器。高钨铼合金可加工成管材，作核反应堆中的热交换器如锅炉集管和输热管道，通过它把反应堆中的热传递给锅炉和发动机。同时还可用作金属蒸气驱动的旋转部件。美国曾采用W－25Re合金作为原子能发电反应堆的结构材料，由于铼具有中等的热中子俘获截面，且在高温(2600℃)时与铀无明显的反应，因此可在原子能反应堆中使用。如W／W－25Re热电偶可用于原子能反应堆中，在3100℃下也不发生软化。还有Ta－2．5Re－3W合金在原子能工业中也常用作液态金属容器和高温释热元件的扩散壁。在宇航工业中的应用 铼可用来制造火箭和人造卫星的外壳，铼作射线屏蔽和宇宙火箭、导弹用的需要量在急剧增加。美国已用Re－50Mo和W－25Re两种高温合金来制造火箭、导弹和宇宙飞船用的耐高温零件；还用Re－30W、Re－50Mo合金来制造超音速飞机、火箭、导弹和飞行器用的耐高温零件、滑环、热屏蔽罩、热扩散挡板、电阻加热电离式发动机的压力罐、发热体元件等。在前苏联和美国，已在火箭头锥和发动机上用铼作涂层，用以保护远程火箭的头部。Re-Ni合金也用作航天飞行器和人造卫星的涂层材料。在美国，也大量使用Re-Ir-Rh合金作飞行器的结构材料。Ni－0．3～0．5Re合金可用来制造大功率喷嘴马达的涡轮叶片，Ag-Re合金可用作飞机涂层材料，中国已把W和W-Re合金作为航空电磁机电接点材料，并且还研究制造出了一种含有Co、N、Cr、Mo、W、Re的材料，用作导弹、卫星仪表上的陀螺轴尖。在其它方面的应用 由于铼具有良好的耐磨性，因此可作钢笔尖合金材料的成分，已研制的有Pt-Re合金，Re-Pt-NiW合金，Re-Ru-W合金及Os-Re合金等。据报道，含10%～40%Re、15%～45%Os、50%W的三元合金是制造钢笔尖的极好材料。以铼和锇为主体的合金(在60%～90%的铼内添加10%～40%的锇)作为钢笔尖材料具有良好的耐磨性、加工性，且价格比较便宜。铼内添加10%的锇，耐磨性显著增强，如再增加锇的量，耐磨性会超过天然锇铱合金的范围，但当锇量增大到40%以上时，则脆性增加。铼及铼合金是20世纪60年代发展起来的主要用于高科技领域的新型材料。美国、前苏联、英国、法国、日本及中国等均在研究和探索它的新用途。人们正在寻找铼的代替物，特别是在电子设备的辐射器方面想用钨、钽来代替铼。预计到2000年以后，铼的最大消费部门仍可能是高温合金。因铼能显著提高质谱仪的灵敏度、准确度和可靠性，故可望用作质谱仪的热离子放射极和热电子放射极。随着科学技术的发展，今后铼及其铼合金的应用范围必将扩大。(北京有色金属研究总院刘世友副教授撰) |
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