При какой температуре плавится молибден. Применение первого металлического молибдена

(англ. Molybdenum, лат. Мolybdaenum) — это один из химических элементов периодической системы Менделеева, металл. Открытие его произошло в конце 18 века, однако первоначально этот новый металл имел много примесей, и лишь через несколько десятков лет, в 1817 году шведскому ученому Й. Берцелиусу удалось получить чистый молибден и изучить его свойства.

Молибден: элемент

Элемент молибден (обозначается как Мо) относится к подгруппе побочных элементов 6 группы 5 периода таблицы Менделеева и занимает в ней 42 позицию. Этот металл представляет собой простое податливое вещество серебристо-серого цвета.

Благодаря своему внешнему виду и схожими со свинцом физическими и химическими свойствами, молибден и получил свое название («molybdos» на древнегреческом и означает»свинец»). Изначально его не отличали от свинцового блеска и графита, именуя все эти вещества «молибденом «.

В виде различных соединений относительно равномерно распространен в толще земной коры, а также присутствует в речной и морской воде, золе растений. Крупнейшие месторождения этого металла расположены в России, Армении, Чили, Мексике, США, Канаде, Норвегии и Австралии.

Продукты с молибденом

Основными источниками молибдена выступают продукты растительного происхождения, причем его содержание в продуктах напрямую зависит от того, на какой почве они произрастают. К счастью, в России нехватка молибдена в почве — явление довольно редкое, поэтому при сбалансированном питании и нормальном состоянии здоровья человека недостаток этого микроэлемента ему не грозит.

Итак, наиболее богаты молибденом следующие продукты:

ягоды – шиповник, малина, крыжовник, черная смородина;
какао бобы и ;
зерновые – гречка, пшеница, рис, рожь, просо, ячмень, овес;
зеленые листовые овощи – капуста (брокколи, белокочанная, кольраби, брюссельская, цветная), шпинат, щавель;
кукуруза;
горох;
чечевица;
фасоль;
орехи – мускатный орех, фисташки;
грибы (в том числе , и );
водоросли – , .

Среди продуктов животного происхождения молибден есть в:

молочных продуктах;
свиной и говяжьей печени;
яйцах.

Молибден: состав

Как вам помогает молибден ? Ваш отзыв очень важен для новичков!

Оно произошло лишь в последней четверти прошлого века. В 1885 г. на Путиловском заводе выплавили сталь, в которой содержалось 0,52% углерода и 3,72% молибдена. Свойства ее оказались почти такими же, как у вольфрамовой стали; прежде всего привлекала ее большая твердость и как следствие - пригодность для изготовления металлорежущего инструмента. Всего 0,3% молибдена увеличивали твердость стали в такой же степени, как 1% вольфрама, но это узнали уже позже.

Влияет и на качество чугуна. Добавка молибдена позволяет получить мелкокристаллический чугун с повышенной прочностью и износоустойчивостью.

В 1900 г. на Всемирной промышленной выставке в Париже была выставлена сталь, содержавшая и обладавшая замечательным свойством: резцы из нее закалялись в процессе работы. А за 10 лет до этого, в год столетия со дня открытия элемента № 42, был разработан процесс выплавки ферромолибдена - сплава молибдена с железом. Добавляя в плавку определенные количества этого сплава, начали выпускать специальные сорта стали. наряду с хромом, никелем, кобальтом нашел широкое применение как легирующий элемент, причем сталь легируют обычно не техническим молибденом, а ферромолибденом - так выгоднее.

Тем временем приближалась первая мировая война. Военные ведомства европейских держав требовали от промышленности крепкой брони для кораблей и укреплений, особо прочной стали для пушек. Орудийные стволы начали изготовлять из хромомолибденовых и никельмолибдено-вых сталей, отличающихся высоким пределом упругости и в же время поддающихся токарной обработке с высокой степенью точности. Из хромомолибденовой делали бронебойные снаряды, судовые валы и другие важные детали.

Фирма «Винчестер» применила эту сталь для изготовления винтовочных стволов и ствольных коробок. Появлялось все больше тяжелых моторов. Для них нужны были крупные шариковые и роликовые подшипники, выдерживающие большую нагрузку. И для этой цели подошли хромомолибденовые и никельмолибденовые стали. В наше время, когда ежегодно добывают из недр Земли миллионы тонн молибденовых руд, 90% всего молибдена поглощает черная металлургия.

Молибден и авиация

Когда самолеты перестали делать из дерева и парусины, понадобились не только мощные моторы и легкие металлические листы обшивки, но и жесткий каркас из металлических трубок. Вначале авиация довольствовалась трубами из углеродистой стали, но размеры самолетов все росли… Потребовались трубы значительно большего диаметра, но с малой толщиной стенки. Трубы из хромована-диевой стали в принципе могли бы подойти, но эта сталь не выдерживала протяжки до нужных размеров, а в местах сварки такие трубы при охлаждении «отпускались» и теряли прочность.

Выйти из этого тупика удалось благодаря хромомолибденовой стали. Трубы из нее хорошо протягивались, прекрасно сваривались и, что главное, в тонких сечениях не «отпускались» при сварке, а, наоборот, самозакалялись на воздухе. Количество молибдена в стали, из которой их протягивали, было крайне невелико: 0,15-0,30%.

Электричество и радиотехника

Нити накаливания обычных электрических ламп делают из вольфрама, более тугоплавкого, чем все прочие , и дающего наибольшую светоотдачу. Но если впаять вольфрамовую нить в стеклянный стерженек в центре лампочки, он вскоре треснет из-за теплового расширения нити.

Когда исследовали физические свойства молибдена, обнаружили, что у него ничтожно малый коэффициент теплового расширения. При нагреве от 25 до 500° С размеры молибденовой детали увеличатся всего на 0,0000055 первоначальной величины. И даже при нагреве до 1200° С молибден почти не расширяется. Поэтому вольфрамовые нити накаливания стали подвешивать на молибденовых крючках, впаянных в . В дальнейшем молибден сыграл еще большую роль в электровакуумной технике. К вакуумным приборам электрический ток подводится через молибденовые прутки, впаянные в специальное , имеющее одинаковый с молибденом коэффициент теплового расширения (это носит название молибденового) .

Жаропрочные сплавы

Техника сверхскоростных и космических полетов ставит перед металлургами задачу получать все более жаростойкие материалы. Прочность при высоких температурах зависит прежде всего от типа кристаллической решетки и, конечно, от химической природы материала. Температурный предел эксплуатации титановых сплавов 550- 600° С, молибденовых - 860, а титано-молибденовых - 1500° С!

Чем объяснить столь значительный скачок? Его причина - в строении кристаллической решетки. В объемно-центрированную структуру молибдена внедряются посторонние атомы, на этот раз атомы титана. Получается так называемый твердый раствор внедрения, структуру которого можно представить так. Атомы молибдена, металла-основы, располагаются по углам куба, а атомы добавленного металла, титана,-в центрах этих кубов. Вместо объем-по-центрированной кристаллической решетки появляется гранецентрированная, в которой процессы разупрочнения под действием температур происходят намного менее ий-

В таком целенаправленном изменении кристаллической структуры металлов состоит один из основных принципов легирования.

Другая причина столь резкого увеличения жаропрочности кроется в том, что сплавляются очень непохожие - молибден и . Это общее правило: чем больше разница между атомами легирующего металла и металла-основы, тем прочнее образующиеся связи. Металлическая связь как бы дополняется химической.

Легирование, однако, вовсе не последнее слово в решении проблемы жаропрочных сплавов. Уже в наше время обнаружены необычайные свойства нитевидных кристаллов, или «усов». Прочность их по сравнению с металлами, обычно используемыми в технике, поразительно велика. Объясняется это тем, что кристаллическая структура усов практически лишена дефектов, и техника сверхскоростных полетов берет на вооружение усы, создавая с их помощью композиционные жаропрочные материалы. Один из таких материалов - это окись алюминия, армированная молибденовыми усами, другой представляет собой начиненный топ же арматурой технический . По сравнению с обычным титаном этот материал может работать в жестких условиях в 1000 раз дольше.

Что можно противопоставить огненному смерчу, обрушивающемуся на космический корабль при входе в плотные слои атмосферы? Прежде всего теплозащитную обмазку и охлаждение. Да, охлаждение, подобное в принципе охлаждению автомобильных двигателей с помощью радиаторов. Только работать здесь должны более энергоемкие процессы. Много тепла нужно на испарение веществ, но еще больше на сублимацию - перевод из твердого состояния непосредственно в газообразное. При высоких температурах сублимировать способны молибден,

70-80 % добываемого молибдена идет на производство легированных сталей. Остальное количество применяется в форме чистого металла и сплавов на его основе, сплавов с цветными и редкими металлами, а также в виде химических соединений. Молибден используется для легирования сталей, как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов.

Стволы орудий и ружей, детали самолетов и автомобилей, паровые котлы и турбины, режущие инструменты и бритвенные лезвия - все это молибденовая сталь. Благотворно влияет молибден и на свойства чугуна: повышается прочность металла, увеличивается его износостойкость.

Хром-молибденовые и никель-молибденовые стали использовались (используются и сейчас) при выплавке металла для стволов артиллерийских орудий, винтовок, ствольных коробок и бронебойных снарядов благодаря своей высокой упругости и способности к точной токарной обработке. Конец войны и последующее снижение спроса дали толчок новым исследованиям применения молибдена. В 1925 немецкая фирма BASF (Баденская анилиново-содовая фабрика) запатентовала молибденсодержащий катализатор, устойчивый к действию серы в процессах гидрогенизации угля и повышающий их эффективность. Появилось большое число низколегированных молибденсодержащих автомобильных сталей, а в 1926 с конвейера сошел Wills Saint Claire – первая в мире марка автомобиля, сконструированного из стали с добавкой молибдена. В начале 1930-х началось активное использование молибдена в конструкционных материалах, в производстве быстрорежущих сталей, большинство которых всегда содержит добавку этого элемента.

Сейчас 80% получаемого в мире молибдена используется в черной металлургии: в производстве низколегированных нержавеющих сталей, содержащих менее 4% Mo, быстрорежущих и других инструментальных сталей, доля молибдена в которых достигает 9,5%. Молибден улучшает легирующие свойства хрома в нержавеющих сталях, что особенно важно при их использовании в коррозионных средах, например, морской воде или в качестве конструкционных материалов в процессах нефтехимии. Металлорежущие молибденосодержащие инструменты могут закаливаться в процессе работы. В расплавы сталей элемент добавляется в виде молибдата кальция, молибденового ангидрида или ферромолибдена. Ферромолибден обычно получают при восстановлении огарков от обжига MoS2 в присутствии железа.

Большая часть остального потребления элемента № 42 приходится на молибденсодержащие катализаторы, которые широко примененяются в процессах переработки нефти (крекинга, гидроочистки, риформинга), превращения метанола в формальдегид, парофазного окисления пропилена в акролеин, аммонолиза толуола, эпоксидирования различных алкенов и других.

Чистый молибден находит ограниченное применение при изготовлении нагревательных элементов, а также в электровакуумной технике и электроламповом производстве.

Первое место в мире по потреблению молибденовой продукции занимает Западная Европа (35%), за ней следуют США (25%) и Япония (17%). На долю этих регионов приходится более 90% мирового использования молибдена.

В технике используются некоторые соединения молибдена. Так, MoS 2 - смазочный материал для трущихся частей механизмов; дисилицид Молибдена применяют при изготовлении нагревателей для высокотемпературных печей; Na 2 MoO 4 - в производстве красок и лаков; оксиды Молибдена - катализаторы в химической и нефтяной промышленности.

Молибденом называется химический элемент с атомным номером 42 в периодической системе Менделеева, где он является близким соседом с вольфрамом и хромом. Молибден характеризуется светло-серым цветом и металлическим блеском. К наиболее важным свойствам, присущим данному элементу, следует отнести его тугоплавкость. Кроме этого, элемент №42, а также сплавы, в которых он присутствует, обладают жаропрочностью, терморасширением, высокой электропроводностью и механической прочностью, что, несомненно, является преимуществами. Стоит отметить, что молибден занимает второе место по прочности, уступив место лидера вольфраму, но опередив его в доступности обработки давлением.

В большинстве случаев, молибден выступает связующей добавкой к другим металлам и их сплавам благодаря своим антикоррозионным свойствам.

Однако, у этого материала есть несколько серьезных минусов, из-за которых использование молибдена в чистом виде не представляется возможным. Первый заключается в его быстром окислении. Второй минус исключает влияние высоких температур, т.е. если на данный химический элемент воздействовать температурами, превышающими 700 0 С, то его прочность снижается.

Получение молибдена

Стоит отметить, что нахождение металла в природе в чистом виде отсутствует. Масса его содержания в недрах Земли составляет 3*10 -4 %. Его распространение в земной коре можно назвать относительно равномерным. Минимальное содержание вещества зафиксировано в ультраосновных и карбонатных породах. Кроме этого, металл можно также встретить в воде, золе растений, углях и нефти. Сегодня существует свыше 30-ти изотопов молибдена, однако, в природе можно встретить всего лишь 6 из них.

Крупнейшие месторождения металла расположены на территории Америки, Мексики, Чили, Канады, Австралии, Норвегии, а также России. Свыше 7% от всех существующих запасов молибдена в мире находится в Армении, из которых 90% локализированы в Каджаранском медно-молибденовом месторождении.

Основным сырьем для получения молибдена являются руды, в составе которых находится порядка 50% самого вещества, 30% серы, 9% кремния, а также другие элементы, процентное содержание которых несущественное. По факту, при процессе получения молибдена, руда используется в качестве концентрата, который подвергается обжигу при температуре от 570 0 С до 600 0 С, в результате чего на выходе получается огарок, в котором содержится оксид молибдена и примеси. Для этого используются специальные печи. На этом процесс получения молибдена не заканчивается. Существует два своеобразных метода, позволяющих получить чистый оксид молибдена, не загрязненный примесями. К таким способам относится возгонка и последовательные химические воздействия.

Так, при первом способе вещество преобразуется сразу в газообразное состояние, обходя жидкую фазу. Второй способ начинается с воздействия на вещество аммиачной водой, после чего огарок приобретает жидкое состояние. Именно в жидкой фазе происходит очистка от примесей. При этом, осуществляется процесс выпаривания, в результате которого вещество кристаллизируется и получаются полимолибдаты. Они подвергаются воздействию температур в диапазоне 450-500 0 С, что и приводит к получению конечного продукта - чистого оксида молибдена. В составе конечного продукта допустимое максимальное содержание примесей составляет 0,05% от массы.

Чтобы получить компактный металл, чистый оксид вещества обрабатывается в два этапа водородом, а полученное в результате вещество, - плавится.

Молибденовая промышленность зародилась в конце позапрошлого века. Ее началом стала выплавка молибденовой стали, которую осуществили на российском Путиловском предприятии. А в начале 20 века была разработана технология, позволяющая получить молибден в компактном виде с помощью порошковой металлургии. С этого момента считается начало промышленного производства металла.

Стоит отметить, что в России молибденовая промышленность зарождается только после революции - в 30-х годах. Пик ее развития приходится на середину столетия. Этому способствовало открытие и разработка молибденовых месторождений.

Изначально металл считался побочным продуктом, который извлекался из сложных руд. Как правило, основным материалом для этого служили молибдено-вольфрамовые и молибдено-висмутовые руды. Однако в 1933 году, когда в производство был внедрен новый метод получения металла, все кардинально поменялось. Данный метод заключался в выделении молибдена в концентрат из медно-порфировых руд. Кроме того, открытие нового способа существенно увеличило добычу молибдена, которая к 80-м годам составила более 40%.

Мировое распределение разведанных ресурсов молибдена

Страна	Запасы разрабатываемых месторождений, тысячи тонн	Общие разведанные запасы, тысячи тонн
Китай	3300	8300
США	2700	5400
Чили	1100	2500
Канада	450	910
Армения	200	400
Россия	240	360
Мексика	90	230
Перу	140	230
Казахстан	130	200
Киргизия	100	180
Узбекистан	60	150
Иран	50	140
Монголия	30	50
Всего в мире	8600	19 000

Где применяется молибден?

В истории самое первое применение молибдена было зафиксировано в Японии еще в 10-13 ст. Существует вероятность, что в те далекие времена, данный металл служил материалом для изготовления холодного оружия.

Сегодня молибденовая промышленность является достаточно развитой отраслью. И, кроме того, что в настоящее время продолжают производить чистый молибден и его сплавы, также существует множество его марок, каждая из которых предназначена для определенных целей. Самые известные марки молибдена:

МЧ - чистый молибден без присадок. Из этой марки производятся держатели вольфрамовых спиралей и нити накаливания, аноды генераторных ламп.
МЧВП - чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
МРН - молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП. Предназначена для использования в производстве высокотемпературных нагревателей, экранов, электрических вводов в вакуумные приборы и установки.
МК - содержит кремнещелочную присадку.
ЦМ - в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
МР - сплав молибдена с рением.
МВ - сплав молибдена с вольфрамом.

Таким образом, спустя целые столетия, молибден стал незаменимым компонентом во многих промышленных отраслях. Он применяется:

в качестве легирующего элемента стали;
при производстве жаропрочных сплавов, без которых не обходится авиационная, ракетная и ядерная техника;
для изготовления сплавов, обладающих антикоррозионными свойствами;
во время производства деталей электровакуумных приборов, нитей ламп накаливания;
для изготовления лопаток турбин;
в энергетических ядерных реакторах;
в качестве смазочных материалов, а также катализатора гидрогенизации;
при изготовлении лакокрасочных материалов;
в химической, нефтяной промышленности, а также в металлургии.

Подводящие молибденовые провода в лампах накаливания появились в первые дни 20 го века.
Молибден был выбран для этого за его стабильность и прочность при повышенных температурах.
С этого первого применения, ученые и инженеры обнаружили, что другие свойства молибдена делают его незаменимым материалом для многих технических решений. Молибден и его сплавы широко применяются в промышленности и электроники, особенно в черной металлургии для высокотемпературных сплавов.

Многие из них используют прочность молибдена и стабильность при высоких температурах, так же как и первый проводящий провод в лампе накаливания. Тем не менее, молибден имеет много других свойств, которые делают его привлекательным для использования на производстве и для производства, в том числе, как традиционный компонент высокотемпературных промышленных сплавов. Купить молибденовый тигель по ссылке можно по очень привлекательной цене.

Основные свойства молибдена:

Высокая теплопроводность;
. Высокая электропроводность;
. Низкий коэффициент теплового расширения;
. Устойчивость к воздействию расплавленного металла;
. Совместимость с большинством стекольных композиций;
. Термическая стойкость;
. Высокая жесткость, и прочное сцепление со стеклом используется в лампах и электронных устройствах;

Так как многие из его свойств привлекательны для инженеров и конструкторов, металл молибдена и его сплавы используется в:

Осветительные приборы;
. Электрические и электронные приборы;
. Медицинское оборудование;
. Оборудование для обработки материалов;
. Высокотемпературные печи и сопутствующее оборудование термическому напылению покрытий;
. Аэрокосмические и оборонные компоненты;

Применение во всех этих областях требует уникальные комбинации нескольких свойств. Молибден и его сплавы, а также композитные материалы, которые используют молибденовый металл, обеспечивают уникальные комбинации тепло- и электропроводности, теплового расширения, высокотемпературную прочность и сопротивление ползучести, пара давление, экологическую стабильность,
устойчивость к истиранию и износу, которые делают их идеальными.

Эта статья намерена помочь читателю понять, почему этот уникальный материал находит применение в таких разнообразных областях. В ней также представлена некоторая информация по применению и изготовлению техники из молибдена и его сплавов.

Как изготавливаются молибденовые металлические изделия

Поскольку чистый молибден плавится при очень высокой температуре, и потому, что окисляет он при относительно низких температурах, традиционные процессы плавления не могут извлечь металл из руды. Вместо этого, руда перерабатывается с помощью серии шлифования и стадии разделения, чтобы изолировать MoS (Дисульфид молибдена) от других компонентов. Этот изолированный материал, содержащий вплоть до около 90% MoS "обжаривают" в воздухе для производства МоО (Молибденовый оксид) и (диоксид серы). Диоксид серы превращается в серную кислоту и может быть продан для химических применений.

Технический оксид содержит около 57% Мо и меньше чем на 0,1% S, но это не является проблемой для подавляющего большинства технологий производства, где используется оксид, в том числе для производства сплава молибденовой стали.

Тем не менее, технический оксид должен быть очищены химически, чтобы использовать его в производстве металлического молибдена. Оксид сначала растворяют в гидроксиде натрия или аммония, а затем этот
раствор обрабатывают осаждением и фильтрацией, подвергают экстракции растворителем, или сочетают оба способа вместе для удаления примесей.

Свойства и применение молибдена

Существует неразрывная связь между свойствами материала и его применением.

В некоторых случаях применение конкретного свойство (например, электропроводность) является

первостепенным значением. В других странах, сочетание свойств позволяет сделать оптимальный выбор.

Оптимум - это важное слово в этом контексте. Это означает, что в то время как другие материалы могут

иметь преимущество в одном или другом свойстве, сочетание свойств обеспечивает наилучшее решение проблем технического проектирования.

Иногда оптимальным решением будет использование не одного материала, а сочетание материалов, или композитный материал, что позволяет конструктору адаптировать, представляющие интерес свойства, для решения конкретной задачи.

Во всех случаях, экономически эффективными решениями являются те, которые в конечном счете помогают выиграть соревнование. Это означает, что материалы из металлического молибдена, который в сравнении с общепринятыми стандартами конструкторского бюро, как конструкционные материалы являются весьма дорогостоящими должны продемонстрировать значительное преимущество перед конкурентами. Так например, сплавы молибдена обеспечивают более высокую прочность, чем чистый молибден, и помогают сохранить эту силу при температурах выше, чем чистый молибден может терпеть.

Электрические и электронные приборы и производство

В электронике сплавы из молибдена широко используются производителями в вакуумных электронных лампах, используя молибден для опор накаливания и сетки из-за его высокой температурной
прочности и механической стабильности.

Конструкторы твердотельных устройств обнаружили другие свойства, кроме жаропрочности, которые сделали молибденовые соединения незаменимыми на производстве электронных устройств.

Молибден по свои свойствам является близким к кремнию, имеет отличные свойства тепло- и электропроводности. Эти свойства делают его идеальным в качестве субстрата для хрупких устройств ремния. Молибден обеспечивает прочную, жесткую основу, которая проводит электричество к и от устройства и эффективно отводит тепло. Его низкий КТР минимизирует дифференциальные напряжения расширения.

Производство полупроводников

Оборудование для производства полупроводников уже давно использует компоненты молибдена, требующие прочность при температуре и совместимость с агрессивным процессом сред. Процесс ионной имплантации используется для легирования кремниевых пластин с атомами для создания олупроводниковых приборов.

Использование в металлургии

Высокотемпературная обработка

Горячая обработка, жаропрочность и деформационное сопротивление являются важными свойствами
для горячей рабочей оснастки. Молибденовый сплав позволяет формирование температурного режима выше
1100 ° С. Молибденовые сплавы идеально подходят для экструзии латуни, литья металла, обработки жидкого металла и даже литья пластика под давлением.