Top 10 des métaux réfractaires disponibles aujourd'hui – Solutions durables haute température

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Top 10 des métaux réfractaires courants disponibles aujourd'hui

« Métal réfractaire » est un terme décrivant un groupe d'éléments métalliques. Ces éléments ont des points de fusion exceptionnellement élevés et résistent à l'usure, la corrosion et la déformation. Dans cet article, nous examinons les 10 métaux réfractaires courants que l'on trouve sur le marché actuellement.

métaux réfractaires courants

Métaux réfractaires courants – 1. Tungstène

Histoire du tungstène

L'histoire du tungstène remonte au 17e siècle. À cette époque, les mineurs dans les monts Eels de Saxe, Allemagne remarquèrent que certains minerais interféraient avec la réduction de la cassitérite et généraient des scories. Les mineurs donnèrent à ce minerai des surnoms allemands : « wolfert », « wolfram ».

En 1783, les frères Hussein De Luyar et Faustou De Luyar extrairent aussi l'acide tungstique de la wolframite. La même année, ils obtinrent de la poudre de tungstène pour la première fois en réduisant le trioxyde de tungstène avec du carbone.

Tungstène

Propriétés et applications du tungstène

Le point de fusion du tungstène est le plus élevé parmi tous les éléments métalliques. La densité (19,3 g/cm³) est très élevée, proche de l'or, et la dureté du tungstène est aussi très élevée. Par exemple, la dureté du carbure de tungstène est proche de celle du diamant.

De plus, le tungstène a aussi une bonne conductivité électrique et thermique, un faible coefficient de dilatation et d'autres caractéristiques, donc il est largement utilisé dans les alliages, l'électronique, la chimie et d'autres domaines, dont le carbure de tungstène est le plus grand domaine de consommation.

Métaux réfractaires courants – 2. Molybdène

Histoire du molybdène

Bien que le molybdène ait été découvert à la fin du 18e siècle, il était utilisé avant sa découverte. Par exemple, au 14e siècle, le Japon utilisait de l'acier contenant du molybdène pour fabriquer des sabres.

En 1778, le chimiste suédois Scheler découvrit que l'acide nitrique ne réagissait pas avec le graphite, mais après réaction avec la molybdénite, une poudre blanche fut obtenue. Inspiré par Scheler, en 1781, le suédois Yellm utilisa une « méthode de réduction au carbone » pour séparer un nouveau métal de cette poudre blanche et nomma le métal « Molybdène ».

Molybdène

Propriétés et applications du molybdène

Le molybdène est un métal réfractaire rare comme le tungstène. Il a un faible coefficient de dilatation, une grande conductivité électrique et une bonne conductivité thermique. Il ne réagit pas avec l'acide chlorhydrique, l'acide fluorhydrique et les solutions alcalines à température normale, mais n'est soluble que dans l'acide nitrique, l'eau régale ou l'acide sulfurique concentré. Il est aussi assez stable vis-à-vis de la plupart des métaux liquides, scories non métalliques et verre fondu.

Par conséquent, le molybdène et ses alliages ont une large gamme d'applications et de bonnes perspectives dans des secteurs importants comme la métallurgie, l'agriculture, l'électricité, la chimie, la protection de l'environnement et l'aérospatiale, et sont devenus une matière première importante et une substance stratégique irremplaçable dans l'économie nationale.

Métaux réfractaires courants – 3. Rhénium

Histoire du rhénium

En 1871, quand le chimiste russe Dmitry Mendeleev publia le tableau périodique des éléments, il prédit qu'un élément « de type manganèse » avec un poids atomique de 190 n'avait pas été trouvé dans la nature.

En 1925, les chimistes allemands Walter Noddack, Ida Noddack et Otto Berg détectèrent cet élément par rayons X dans le platine et la niobite. Cet élément fut nommé Rhénium d'après le nom du Rhin, Rhein. Plus tard, ils trouvèrent aussi du rhénium dans le silicium-béryllium-yttrium et la molybdénite. En 1928, ils extrairent 1 gramme de rhénium de 660 kilogrammes de molybdénite.

Rhenium

Propriétés et applications du rhénium

Rhenium est un métal réfractaire rare. Il n'a pas seulement une bonne plasticité, des propriétés mécaniques et une résistance au fluage, mais aussi une bonne résistance à l'usure et à la corrosion. Il peut maintenir une bonne chimie pour la plupart des gaz sauf l'oxygène.

Le rhénium et ses alliages sont largement utilisés dans l'aérospatiale, l'électronique, la pétrochimie et d'autres domaines. Selon les données publiées par l'U.S. Geological Survey en 2013, les superalliages sont le plus grand domaine de consommation de rhénium, représentant environ 80 % de la consommation totale de rhénium, et le catalyseur est le deuxième plus grand domaine de consommation de rhénium.

Métaux réfractaires courants – 4. Niobium

Histoire du niobium

En 1801, le chimiste britannique Charles Hatchett trouva le niobium dans un échantillon de minerai du British Museum. En 1846, le chimiste allemand Heinrich Rose analysa différents minerais de tantale et de thorium. Il découvrit qu'il y a un autre élément en plus du tantale, qui est très proche du tantale et nomma cet élément Niobium.

Le niobium tire son nom de la figure mythologique grecque Niobé, car le nom du tantale dérive de Tantale dans la mythologie grecque, et Niobé est la fille de Tantale, ce qui montre mieux la similarité entre le tantale et le niobium.

Niobium

Propriétés et applications du niobium

Le niobium est un métal rare à haut point de fusion avec une couleur gris argenté, texture douce et ductilité. À température normale, le niobium ne réagit pas avec l'air, et ne sera pas complètement oxydé quand il est rouge chaud dans l'oxygène. Le niobium peut se combiner directement avec le soufre, l'azote et le carbone à haute température. Le niobium ne réagit pas avec les acides ou bases inorganiques, ni n'est soluble dans l'eau régale, mais il est soluble dans l'acide fluorhydrique.

En raison de sa bonne supraconductivité, haut point de fusion, résistance à la corrosion et à l'usure, le niobium est largement utilisé dans l'acier, les matériaux supraconducteurs, l'aérospatiale, l'énergie atomique et d'autres domaines.

Métaux réfractaires courants – 5. Tantalum

Histoire du tantale

En 1802, le chimiste suédois AGE kaberg (1767-1813) découvrit un nouvel élément dans l'analyse d'un minéral de la péninsule scandinave (minerai de niobium-tantale). Il nomma l'élément tantale (Tantalum) d'après Tantale, le fils du dieu Zeus dans la mythologie grecque.

Tantalum

Propriétés et applications du tantale

Tantalum a une série d'excellentes propriétés telles que haut point de fusion, faible pression de vapeur, bonne travailabilité à froid, haute stabilité chimique, forte résistance à la corrosion par métaux liquides, et grande constante diélectrique du film d'oxyde de surface.

Par conséquent, le tantale a des applications importantes dans des domaines de haute technologie tels que l'électronique, la métallurgie, l'acier, l'industrie chimique, le carbure cimenté, l'énergie atomique, la technologie supraconductrice, l'électronique automobile, l'aérospatiale, la santé médicale et la recherche scientifique.

Métaux réfractaires courants – 6. Titane

Histoire du titane

En 1791, le titane fut trouvé en Cornouailles, Angleterre, comme minéral contenant du titane. Le découvreur était le révérend William Gregor, un minéralogiste amateur en Angleterre. En 1795, le chimiste allemand Clapprott trouva cet oxyde en analysant le rutile rouge de Hongrie.

Le titane que Gregor et Kraprot découvrirent à l'époque était du dioxyde de titane en poudre, pas du titane métallique. Ce ne fut qu'en 1910 que le chimiste américain Hunter réduisit pour la première fois le TiCI avec du sodium pour produire du titane avec une pureté de 99,9 %.

Titane

Propriétés et applications de l'alliage de titane

Le titane est un métal structural important développé dans les années 1950. L'alliage de titane a une faible densité, une haute résistance spécifique, une bonne résistance à la corrosion, une faible conductivité thermique, non-toxique et non-magnétique, soudable, et une bonne biocompatibilité, et est largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, la chimie, le pétrole, l'électricité, le médical, la construction et les articles de sport.

De nombreux pays dans le monde ont reconnu l'importance des matériaux d'alliage de titane, les ont étudiés et développés successivement, et ont obtenu des applications pratiques.

Métaux réfractaires courants – 7. Chrome

Histoire du chrome

En 1766, Lehman d'Allemagne analysa un minerai sibérien et détermina qu'il contenait du plomb. Ce minerai fut classé comme plomb rouge de Sibérie.

En 1797, le chimiste français Nicholas Louis Vauquelin fut attiré par un minerai rouge vif qui était aussi extrait dans la mine d'or sibérienne, et un nouvel élément fut trouvé dans ce minerai, à savoir le chrome, et l'année suivante utilisa la réduction au carbone pour produire du chrome métallique.

Chrome

Propriétés et applications du chrome

Chrome est largement utilisé dans la métallurgie, l'industrie chimique, la fonte, les réfractaires et la technologie de haute précision en raison de ses excellentes propriétés telles que dureté et fragilité et résistance à la corrosion.

Métaux réfractaires courants – 8. Zirconium

Histoire du zirconium

Zirconium est nommé d'après le zircon, qui a été utilisé comme bijou par les humains pendant des siècles. Le zircon est aussi mentionné dans la Bible, l'appelant l'une des 12 pierres précieuses portées par le Grand Prêtre d'Israël.

La découverte et l'extraction du zirconium furent principalement attribuées à deux chimistes, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth et le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius. Ces deux chimistes ont apporté des contributions extraordinaires à la découverte et à la purification du zirconium.

En 1789, le chimiste allemand Martin prouva que le zircon n'était pas un diamant, clarifiant le malentendu sur le zircon. Il chauffa le zircon avec un composé réactif, l'hydroxyde de sodium, et constata que les deux réagissaient pour former un oxyde. Martin pense que cet oxyde contient un nouvel élément. Il nomma le nouvel oxyde zircone. Jusqu'à 35 ans plus tard, en 1824, le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius produisit pour la première fois du zirconium pur.

Zirconium

Propriétés et applications du zirconium

Depuis l'Antiquité, le zirconium a été considéré comme une pierre précieuse en raison de sa couleur et de son éclat colorés et a joué un rôle décoratif dans la vie humaine. Avec l'approfondissement des connaissances sur le zirconium, l'application du zirconium devient de plus en plus répandue. Peut-être que la plupart des gens sont relativement nouveaux au zirconium, mais il a pénétré tous les aspects de nos vies.

Par exemple, le zirconium est indispensable dans les bâtiments environnants, la céramique, les couteaux, les décorations, etc. qui sont essentiels dans la vie, et même dans les domaines militaire et nucléaire.

Métaux réfractaires courants – 9. Hafnium

Histoire de l'hafnium

En 1923, le chimiste hongrois George Charles de Hevesy et le physicien danois Coster réalisèrent une analyse par spectroscopie aux rayons X sur une variété de minerais contenant du zirconium et trouvèrent cet élément.

Afin de commémorer le lieu de la découverte de l'élément, la capitale du Danemark, Copenhague, ils le nommèrent hafnium (dérivé du nom latin de Copenhague Hafnia), et le symbole de l'élément fut Hf.

Hafnium

Propriétés et applications de l'hafnium

Hafnium peut réagir avec l'air pour former un film d'oxyde protecteur. Quand la température est de 500-750 °C, le film d'oxyde perdra son effet protecteur, et quand il est chauffé, il se combinera avec l'oxygène et l'azote pour former des oxydes et nitrures. Quand la température dépasse 800 °C, l'hafnium s'oxyde rapidement pour former HfO2.

Il a une bonne performance anti-corrosion, ne réagit pas avec l'acide chlorhydrique dilué, l'acide sulfurique dilué et la solution alcaline forte, mais est soluble dans l'acide fluorhydrique et l'eau régale.

L'hafnium a d'excellentes performances de soudage, de traitement, de résistance à haute température et à la corrosion, donc il est devenu un matériau important dans l'industrie de l'énergie atomique. Le rhénium a des propriétés telles que la ductilité, la résistance à l'oxydation et la résistance à haute température. C'est aussi un bon matériau d'alliage et est utilisé dans de nombreux alliages.

Métaux réfractaires courants – 10. Vanadium

Histoire du vanadium

En 1830, le chimiste suédois sépara un nouvel élément lors de la fonte de la fonte brute. En raison de ses couleurs brillantes, le composé fut nommé Vanadium d'après la belle déesse Vanadis dans la mythologie grecque.

En 1867, le chimiste britannique Roscoe utilisa l'hydrogène pour réduire le chlorure de vanadium (VCl3) pour obtenir du vanadium métallique pour la première fois.

Vanadium

Propriétés et applications du vanadium

Le vanadium est un élément d'alliage important et est principalement utilisé dans l'industrie sidérurgique. L'acier contenant du vanadium a d'excellentes caractéristiques telles que haute résistance, haute ténacité et bonne résistance à l'usure.

Par conséquent, il est largement utilisé dans les industries de la machinerie, automobile, construction navale, ferroviaire, aviation, ponts, électronique et défense. L'industrie du fer et de l'acier utilise la plus haute proportion de vanadium, atteignant 85 %. La demande de l'industrie sidérurgique affecte directement la situation du marché du vanadium. Environ 10 % du vanadium est utilisé pour produire les alliages de titane requis par l'industrie aérospatiale. Le vanadium peut être utilisé comme stabilisateur et renforçateur pour les alliages de titane, ce qui donne aux alliages de titane une bonne ductilité et plasticité.

De plus, le vanadium est principalement utilisé comme catalyseur et colorant dans l'industrie chimique. Le vanadium est aussi utilisé dans la production de batteries à hydrogène rechargeables ou batteries redox au vanadium.

Conclusion

Merci d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il pourra vous être utile. Si vous voulez en savoir plus sur les métaux réfractaires courants, vous pouvez visiter Advanced Refractory Metals (ARM) pour plus d'informations. Nous fournissons à nos clients des métaux réfractaires de haute qualité à un prix très compétitif.