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Existen cinco metales refractarios: el molibdeno, el niobio,

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Tomás Alejandro Brassesco

on 17 October 2013

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Transcript of Existen cinco metales refractarios: el molibdeno, el niobio,

METALES REFRACTARIOS
Existen cinco metales refractarios; se llaman así en razón a su elevado punto de fusión. Aunque estos elementos refractarios fueron descubiertos aproximadamente hace 200 años (y desde entonces son utilizados como importantes elementos aleantes en aceros y superaleaciones), su uso como metales y aleaciones de ingeniería no se inició sino hasta 1940.
En un grado elevado que la mayor parte de otros metales y aleaciones, estos metales mantienen su resistencia a temperaturas elevadas. Son, por lo tanto, de gran importancia y uso en motores a reacción, turbinas de gas y otras aplicaciones aeroespaciales, en las industrias electrónicas, de energía nuclear y química, y como materiales para herramientas. El rango de temperatura para algunas de estas aplicaciones es del orden de 1100ºC-2200ºC, donde la preocupación principal es la resistencia mecánica y la oxidación.

TIPOS DE METALES REFRACTARIOS

Molibdeno (Mo)
Es un metal de color blanco plata, tiene un elevado punto de fusión, un elevado modulo de elasticidad, buena resistencia al choque térmico, buena conductividad eléctrica y térmica y es el metal refractario más utilizado.
Los principales elementos de aleación para el Molibdeno es el Titanio y Zirconio, es un elemento de aleación importante, en aleaciones de fundición, forjadas de aceros y en aleaciones de resistencia térmica alta. Imparte tenacidad y resistencia a la corrosión, aunque su resistencia a la oxidación es muy baja a temperaturas mayores a 500°C.
Niobio (N)
Posee buena ductilidad, así como resistencia a la oxidación, también es un elemento que funciona en aleaciones.
Se procesa a base de minerales por reducción, refinamiento y a partir de polvos mediante la fusión y el vaciado de lingotes.
Utilizando elementos de aleación se pueden producir aleaciones de niobio con una resistencia moderada y buenas características de fabricación, estas aleaciones se usan en cohetes, misiles, así como aplicaciones nucleares, químicas y de superconductores

Tungsteno (W)
Es el más abundante de los metales refractarios, tiene el punto de fusión más elevado de todos los metales (3410°C), y por lo tanto se caracteriza con resistencia a las altas temperaturas , tiene alta densidad, débil a temperaturas bajas y es poco resistente a las oxidación
Sus aleaciones se utilizan para aplicaciones que involucran temperaturas elevadas (por encimas de 1650°C) como electrodos de soldadura y electrodos de bujía. Es un elemento importante en los aceros para herramientas, impartiendo resistencia y dureza a temperaturas elevadas.
Debido a su elevada densidad, es utilizado como contrapeso en sistemas mecánicos, incluyendo relojes automáticos.
Es procesado a partir de concentrados de mineral mediante descomposición química y después es reducido, posteriormente se procesa médiante técnicas de polvos en una atmósfera de hidrógeno.
Renio (Re)
Es un metal de transición de color blanco-plata, sólido y resistente a la corrosión, muy utilizado en joyería y como catalizador. Sus propiedades químicas son muy parecidas a las del manganeso, es muy escaso en la corteza terrestre (solo 0,001 ppm) y se obtiene principalmente a partir de minerales de Mo.
Existen 35 isótopos de este elemento, de los cuales los más estables son el 185Re y el 187Re. Los principales yacimientos de Re se encuentran en América y Asia, destacando los de Chile y Kazajistán. Es uno de los metales con punto de fusión más elevado, solo superado por el wolframio y el carbono. Tiene estados de oxidación -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 y +7. Es capaz de formar aniones complejos, tales como el pentacloruro de renio, que son capaces de crear sales diferentes debido al efecto de oxidación que produce este elemento cuando recibe el contacto del aire. El renio es uno de los metales más densos que existen, ya que su densidad de 21020 kg/m3 solo es superada por iridio, osmio y platino. En el aire es estable a temperaturas superiores a los 400ºC, punto a partir del cual comienza a arder y produce heptaóxidos.
Tantalio (Ta)
Tiene un elevado punto de fusión (3000°C), buena ductilidad y buena resistencia de la corrosión, elevada densidad, baja resistencia a productos químicos por encimas de 150°C.
Se utiliza en capacitores eléctricos y en varios componentes de la industria eléctrica, electrónica y química. También se utiliza en hornos y en intercambiadores de calor resistentes a ácidos.
COMPORTAMIENTO ELÁSTICO
Las propiedades físicas de los metales refractarios, tales como Mo, Ta y W; su fuerza, y la estabilidad a alta temperatura los hacen material adecuado para aplicaciones de trabajo de los metales calientes y para la tecnología de horno de vacío. Muchas aplicaciones especiales pueden explotar estas propiedades: por ejemplo, filamentos de las lámparas de tungsteno operan a temperaturas de hasta 3073 K, y bobinas de hornos de molibdeno resisten a 2273 K.
Sin embargo, la mala fabricación de baja temperatura y oxidación extrema a altas temperaturas, son deficiencias de la mayoría de los metales refractarios. Interacciones con el medio ambiente pueden influir de manera significativa su resistencia a las altas temperaturas. La aplicación de estos metales requiere una atmósfera protectora o un revestimiento.
Las aleaciones de metales refractarios de Mo, N, Ta y W, se han aplicado a los sistemas de energía nuclear en el espacio. Estos sistemas se han diseñado para funcionar a temperaturas de 1350 K a 1.900 K. Un medio ambiente no debe interactuar con el material en cuestión.
La deformación por fluencia a alta temperatura de aleaciones debe limitarse para que sean utilizados. La deformación por fluencia no debe exceder de 1-2%. Una complicación adicional en el estudio del comportamiento de fluencia de los metales refractarios es la interacción con el medio ambiente, que pueden influir de manera significativa el comportamiento de fluencia.
USOS DE REFRACTARIOS
• Iluminación
• Herramientas
• Lubricación
• Barras de control de reacciones nucleares
• Catalizadores
FABRICACION.

• Alambres
• Lingotes
• Barras de refuerzo
• Hojas
• Planchas

• TZM: Titanio 0.5%, Circonio 0.08%, Molibdeno 99%
Propiedades TZM.
• Resistencia a fluencia
• Resistencia a temperaturas (trabajado a más de 1060 °C)

Utilización:
• Metales para la rotación de ánodos para diagnósticos médicos
• Embarcaciones para el recocido y procesos de sinterización (temperaturas de hasta 1400 ° C)
• Herramientas de formación, como las boquillas de canal caliente para la inyección de plástico moldeado
• Moldes para la fundición de aleación ligera
• Mo-30W: Molibdeno 70%, Tungsteno 30%
TUNGSTENO Y ALEACIONES
RENIO Y ALEACIONES
TANTALIO Y ALEACIONES
NIOBIO Y ALEACIONES
OBTENCIÓN DE METALES
REFRACTARIOS

NIOBIO
Las principales fuentes minerales son: niobita (o columbita), niobita-tantalita y euxenita o policrasa
es muy parecido al niobio y se suele extraer del mineral tantalita, que en la naturaleza aparece generalmente formando mezclas isomorfas con la columbita que se conocen con el nombre de coltán.

TANTALIO

La principal fuente de molibdeno es el mineral molibdenita (ms2). También se puede encontrar en otros minereales, como la wulfenita y la powellita

MOLIBDENO

Para extraer el elemento de su mena, se funde ésta con carbonato de sodio na2co3 obteniéndose wolframato de sodio, na2wo4
WOLFRAMIO
(O TUNGSTENO)
Existen dos métodos de obtención de renio. el primero sería mediante el procesado del molibdeno y la segunda manera es la reducción de perrenato amónico (nh4reo4) con hidrógeno a una temperatura muy alta
RENIO
Propiedades Mo-30W
• Alta resistencia al ataque de zinc fundido
• Utilizado para fundición de zinc y válvulas de dicha fundición.
• Mo-Hg: Molibdeno-Mercurio

Propiedades
• No forma amalgamas
• Resiste corrosión
ALEACIONES DE MOLIBDENO
Propiedades más importantes
• Baja densidad
• Resistencia al arco eléctrico
• Resistencia a temperatura

Aleacion más importante: Cu-W

Propiedades:
• Conductividad térmica
• Baja expansión térmica
• Alta resistencia al arco combinado con una buena conductividad eléctrica

Aplicaciones más significativas:
• Filamentos de tungsteno
• Electrodos en lámparas de arco
• Electrodo en soldadura por arco eléctrico
• Toberas de misiles
• Contrapesos de aviones y helicopteros
Propiedades más importantes:
• Único trabajado a través de recocido
• Menso denso de los refractarios
• Utilizado en: turbinas de los aviones de reacción, tubos de escape de los automóviles, varillas de soldadura por arco para acero inoxidable, obtención de ferroniobio, cerámicas electrónicas y de objetivos fotográficos

Aleaciones:
• C103: Niobio 89%, Hafnio 10%, Titanio 1%
Utilizada en toberas de cohetes de propulsión líquida
• Nb-Zr: Niobio, Circonio
Utilizada en electrodos de lámparas a vapor de sodio y magnesio, recubrimiento interior de tubos de acero inox., barras de control de reacciones nucleares

Propiedades Niobio:
• Tenacidad moderada
• Absorción de neutrones
• Resistencia a corrosión
• Resistencia a daños de radiación

Propiedades más importantes:
• Muy resistente a corrosion
• Dúctil
• Alto punto de fusión
• Buen conductor de la electricidad y el calor
• Es muy resistente al ataque por ácidos
• Exelente capacitancia por unidad de volumen
Aleacion NRC 76 (Tantalio 2.5% Tungsteno)


Propiedades:
• mayor resistencia mecánica que el Tantalio puro sin afectar sensiblemente la resistencia a la corrosión
• Su aleación mas importante y mas usada es el Coltán, compuesto por Columbita y Oxido de tantalio o tantalita
La República Democrática del Congo posee el 81% de las reservas mundiales estimadas de coltan. Como este mineral está considerado como recurso no renovable altamente estratégico, existe una guerra en el Congo desde 1998.

Aplicaciones:
• Condensadores electrolíticos
• Teléfonos móviles
• GPS
• Satélites artificiales
• Armas teledirigidas
• Relojes
• Televisores de plasma
• Videoconsolas
• Ordenadores portátiles
• PDAs
• MP3 y MP4

Propiedades:
• Ductilidad
• Resistencia a tracción
Aleacion Re/Mo (Renio-Molibdeno)

Propiedades:
• Exelentes características mecánicas y térmicas
• Alternativa de bajo costo a los materiales puros de renio

Aplicaciones:
• Catalizador
• Joyeria
• Componentes electrónicos
• Filamentos de espectometros

¿DUDAS?
¿PREGUNTAS?
¿INQUIETUDES?
BOUNOUS LEANDRO
VERÓN EMILIANO
HUGO
BRASSESCO TOMÁS ALEJANDRO
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