Rhagymadrodd
Mae metelau anhydrin yn grŵp o fetelau prin sydd â phwyntiau toddi uchel, sefydlogrwydd thermol uchel, ac ymwrthedd eithriadol i gyrydiad. O ganlyniad i'r priodweddau hyn, defnyddir metelau anhydrin mewn ystod eang o ddiwydiannau gan gynnwys awyrofod, niwclear ac amddiffyn. Un o briodweddau allweddol metelau yw eu gallu i wrthsefyll straen mecanyddol, ond yn aml mae cwestiynau ynghylch brau metelau anhydrin. Yn yr erthygl hon, byddwn yn edrych ar briodweddau metelau anhydrin sy'n pennu eu brau ac yn asesu a ydynt, mewn gwirionedd, yn frau.
Beth yw Metelau Anhydrin?
Mae metelau anhydrin yn grŵp o fetelau sydd â phwyntiau toddi uwchlaw 1850 gradd, ymwrthedd eithriadol i wres a gwisgo, a gwrthiant cyrydiad rhagorol. Mae'r metelau anhydrin yn cynnwys tantalwm (Ta), twngsten (W), molybdenwm (Mo), niobium (Nb), rhenium (Re), ac osmium (Os). Oherwydd eu pwyntiau toddi uchel a phriodweddau dymunol eraill, defnyddir metelau anhydrin mewn ystod eang o ddiwydiannau gan gynnwys awyrofod, amddiffyn a niwclear. Un o'r cwestiynau allweddol ynghylch y defnydd o fetelau anhydrin yw a ydynt yn frau.
Beth yw Brittleness?
Priodwedd yw brauder sy’n disgrifio tuedd defnydd i hollti neu dorri asgwrn o dan straen neu straen. Bydd deunydd brau yn methu'n sydyn a heb rybudd pan fydd yn agored i straen, tra bydd deunydd mwy hydwyth yn anffurfio cyn iddo fethu. Mae yna nifer o ffactorau a all gyfrannu at freuder deunydd, gan gynnwys ei strwythur grisial, cysondeb ei ficrostrwythur, a phresenoldeb diffygion megis craciau neu gynhwysiant.
Ffactorau sy'n Effeithio ar Brinder Metelau Anhydrin
Strwythur grisial:
Yn gyffredinol, mae gan fetelau anhydrin strwythur grisial ciwbig (bcc) sy'n canolbwyntio ar y corff, sydd yn ei hanfod yn llai hydwyth na strwythurau crisial eraill fel ciwbig wyneb-ganolog (fcc) neu becynnu clos hecsagonol (hcp). Mae'r strwythur grisial bcc yn creu awyren slip o fewn y strwythur a all hyrwyddo toriad brau pan dan straen.
Microstrwythur:
Gall microstrwythur defnydd hefyd effeithio ar ei frau. Mae metelau anhydrin yn aml yn cael eu cynhyrchu gan dechnegau meteleg powdr, a all greu anghysondebau ym microstrwythur y deunydd. Gall yr anghysondeb hwn arwain at ddiffygion fel craciau neu gynhwysiant a all hybu torasgwrn brau.
Amhureddau:
Gall amhureddau o fewn metel hefyd gyfrannu at ei frau. Mae metelau anhydrin yn aml yn cael eu cynhyrchu gan dechnegau tymheredd uchel a all gyflwyno amhureddau o fewn y deunydd. Gall presenoldeb amhureddau greu diffygion sy'n hyrwyddo torri asgwrn brau.
Astudiaethau Achos o Fetelau Anhydrin
Tantalwm:
Defnyddir tantalwm yn aml fel metel anhydrin mewn cymwysiadau tymheredd uchel oherwydd ei wrthwynebiad eithriadol i wres a gwisgo. Mae Tantalum hefyd yn adnabyddus am ei wrthwynebiad i gyrydiad. Nid yw tantalum yn cael ei ystyried yn fetel brau, a dangoswyd bod ganddo hydwythedd da o dan amodau penodol.
Twngsten:
Mae twngsten yn fetel anhydrin arall a ddefnyddir yn aml mewn cymwysiadau tymheredd uchel. Mae gan twngsten bwynt toddi uchel a sefydlogrwydd thermol rhagorol. Ystyrir bod twngsten yn fetel brau, oherwydd ei strwythur grisial bcc.
Molybdenwm:
Defnyddir molybdenwm yn aml fel metel anhydrin oherwydd ei bwynt toddi uchel a sefydlogrwydd thermol rhagorol. Nid yw molybdenwm yn cael ei ystyried yn fetel brau, a dangoswyd bod ganddo hydwythedd da o dan amodau penodol.
Niobium:
Defnyddir niobium yn aml fel metel anhydrin oherwydd ei wrthwynebiad tymheredd uchel a'i wrthwynebiad cyrydiad rhagorol. Nid yw'n hysbys bod Niobium yn fetel brau, a dangoswyd bod ganddo hydwythedd da o dan amodau penodol.
Rheniwm:
Mae rhenium yn fetel anhydrin prin sydd ag ymwrthedd tymheredd uchel a hydwythedd rhagorol. Nid yw rhenium yn cael ei ystyried yn fetel brau, a dangoswyd bod ganddo hydwythedd da hyd yn oed ar dymheredd uchel.
Osmiwm:
Mae osmium yn fetel anhydrin prin sydd â'r pwynt toddi uchaf o unrhyw elfen hysbys. Dangoswyd bod osmium yn fetel cymharol frau, oherwydd ei strwythur grisial bcc.
Casgliad
Mae metelau anhydrin yn grŵp o fetelau prin sydd â phwyntiau toddi uchel, sefydlogrwydd thermol uchel, ac ymwrthedd eithriadol i gyrydiad. Oherwydd eu priodweddau dymunol, defnyddir metelau anhydrin mewn ystod eang o ddiwydiannau gan gynnwys awyrofod, amddiffyn a niwclear. Mae'r cwestiwn a yw metelau anhydrin yn frau yn gymhleth ac yn dibynnu ar sawl ffactor, gan gynnwys strwythur grisial, microstrwythur, ac amhureddau. Er bod rhai metelau anhydrin yn cael eu hystyried yn frau, mae gan eraill hydwythedd da o dan amodau penodol. Yn gyffredinol, gellir dweud nad yw metelau anhydrin yn frau yn eu hanfod, ond rhaid ystyried eu priodweddau'n ofalus wrth eu defnyddio mewn cymwysiadau straen uchel.