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在生活中,有时需要将坚硬的金属切开,然而这些金属的硬度让我们望而却步。
有这么一种神奇的金属元素,它就是钼。
金属钼
利用它制作的钼丝能够轻松将钢板切开,你很难想象它的工作原理!
神奇的金属钼
虽然大家可能对钼这种金属元素很陌生,但人体当中都或多或少含有微量的钼元素,其是人体不可缺少的存在。
钼在人体当中主要对人的新陈代谢起推动作用,一旦缺乏钼元素,婴儿很有可能出现生长迟滞的情况,甚至是亡。
成年人则会出现过高的尿酸、嘌呤等情况,危及人类的健康。
高尿酸的六大危害
如果钼元素过量又会对新陈代谢造成障碍,使尿道、肾脏部位出现结石。
尿道与肾结石
既然钼元素对人们如此重要,那么人体中的钼究竟从何而来呢?
我们平时吃的一些食物中,就含有微量的钼元素,这些钼元素能够满足人体所需。
比如,番茄和各类谷物的含钼量比较高,大部分蔬菜都含有钼元素。
要是某个人检查出身体当中缺乏钼元素,那就要在饮食方面注意一下了。
作为自然金属的钼元素,它本身的质也很神奇。
自然界的钼元素
钼元素在自然条件下,会形成一种名为辉钼矿的矿物质,经过一定的提炼加工,就可以得到纯金属钼。
辉钼矿
提炼出的金属钼呈现灰,属于立体方块状的金属结构。
别看它长得像石墨,但是它的熔点和沸点要比石墨高上不少。
金属钼的熔点高达2600摄氏度,沸点约为4600摄氏度,密度奇高且韧十足,常用于其他金属的制作当中。
如果在钢铁工业当中,加入适量的钼元素,可以提升钢材的坚硬程度和耐腐蚀,并提高钢材的熔点。
在航空航天领域当中,钼元素掺杂的复合材质,是建造耐高温部件的重要原材料。
这些材料皆需耐高温
科学研究表明,含钼量超过18%的镍基超合金,能够耐得住3000摄氏度以上的高温,实用。
因此,钼元素也被运用到各种电子机械当中,成为一层坚硬的保护屏障。
钼金属不仅坚硬,而且表层的摩擦系数小,光滑,含有钼元素的二硫化钼也是重要的润滑剂。
除了各种高端领域,钼元素也被运用到肥料当中,使各种植物能够正常生长。
科学界有传,钼元素很有可能在相关领域当替代石墨烯。
石墨烯结构
石墨烯由于其的分子结构,具有很强的稳定,能够被运用到各种领域,尤其是新能源和晶体管等高端领域当中,石墨烯有着重要。
然而,相关研究表明,它相比石墨烯,质更加。
加州纳米技术研究院此前用辉钼和二硫化钼制作出了一种新型芯片,这种芯片比普通芯片更小、更薄,并且延展和成本要比石墨烯为原料芯片更。
芯片的内部结构
只可惜,如今钼元素为原料的芯片技术要求太高,无法用于批量生产,相信日后人类的技术进步,能够从根源上解决这个问题。
无独有偶,瑞士联邦理工学院洛桑分校的科学家也利用钼元素制作出了一种新型芯片。
科学家研究其质的时候发现,钼元素原料的分子结构是二维的,所以它制作出的芯片薄。
再加上延展等特点,使得钼元素芯片能够植入到人体当中。
科学家表示,含有钼元素的辉钼是优秀的半导体材料,在芯片、二管等相关领域的制作中,有着无法估量的前景。
辉钼矿
此外,钼元素制作的钼丝,被广泛运用到切割领域,它的切割方式,对超乎大家的想象。
钼丝的切割方式
我们生活中常见的切割方式是暴力破坏材质的物质结构,达到分离的目的,然而钢铁的材质,常用的切割方式肯定不起效,这个时候就要用到线割。
利用钼丝等工具制作的切割装置被称为线割器,它的结构很简单,机器有一个凹槽,在两端由一条钼丝连接,大部分钢铁通过钼丝,被轻松一分为二。
如此神奇的切割方式,它的工作原理要紧之处在于这根钼丝。
钼丝
因为钼丝上是通了高压电流的,带有电流的钼丝与钢铁接触,能够瞬间产生高温,将接触点融化,达到切割的目的。
当然这样的切割方式需要丝线拥有高的熔点,而钼丝恰好能够满足,是线割的主要原材料。
根据丝线的材质不同,线割的速度存在差异。
采用高熔点的铜、铁等原材料的丝线,属于低配版的线割机,本身的熔点并不是很高,能够承受的电流弱,速度自然就低,并且耐磨差,用不了多久就会出现损坏等情况。
线割机结构
而钼丝则是高配版的线割机,本身材质稳定,只要电流,高温很容易就将钢铁给切割开来,的实用。
线割机的来源
这么实用的线割机,又是谁发明的呢?
上个世纪中期,苏联的拉扎联科夫妇发现,金属在受到放电的火花时,会被腐蚀和氧化。
他们立刻反应过来,既然金属拥有如此质,为什么不生产一个放电的火花装置,来解决切割金属的难题呢?
电火花点火装置
于是花了几年时间,研发了电火花加工的方法,这是线割机的雏形,人们经过不断地改良,终于在1960年,出现了台线割机。
然而,这样的切割方法并不受到欧美人的,于是就转卖到我国。
因此,我国是世界上个将线割机用于工业生产的国家。
一用吓一跳,没想到这种切割机如此好用,解决了工业生产中的许多难题。
经过我国科学家的多次改良,线割机的丝线也不断更替,自从钼元素的特被发现后,钼丝便成为线割机的重要部件,充分发挥了线割机的优势。
如今,欧家也在使用线割机进行各类金属切割操作,我国的线割机发展水平水涨船高,实现了智能化操作。
工作中的线割机
我国较为高端的线割机主要采用微型计算机控制,对切割对象进行自动化、化操作,属于世界一流切割技术。
了解完钼丝制作的线割机操作后,相信大家对神奇的钼元素又有了更多的了解,那么它神奇的质还有哪些呢?
钼元素的价值
钼可以用于物制作当中,比如,钼酸铵就可以补充人体所需的钼元素,适量使用可以加强孩童的健康发育。
钼酸铵剂
利用钼制作的合金优点很多,被广泛用于各种领域。
只可惜,钼在地球的储量并不多可,开采量约为800万吨。
如何将为数不多的钼利用起来,是人类以后要思考的问题。
钼是一种金属元素,元素符号:Mo,英文名称:Molybdenum,原子序数42,是VIB族金属。钼的密度为10.2g/cm³,熔点为2610℃,沸点为5560℃。钼是一种银白的金属,硬而坚韧,熔点高,热传导率也比较高,常温下不与空气发生氧化反应。作为一种过渡元素,易改变其氧化状态,钼离子的颜也会随着氧化状态的改变而改变。钼是人体及动植物所的微量元素,对人以及动植物的生长、发育、遗传起着重要作用。钼在地壳中的平均含量为0.00011%,钼资源储量约为1100万吨,探明储量约为1940万吨。由于钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等优点,被广泛应用于钢铁、石油、化工、电气和电子技术、医和农业等领域。
钼丝不但能够对各种金属进行加工,还广泛应用于绕丝芯线,引出丝,加热元件等,钼丝的精度要求很高,断线发生率低,加工速度快,可实现稳定长时间连续加工。
当看到线切割加工时,很长一段时间,我一直以为是钼丝与工件硬碰硬,活生生被锯开的呢,别笑,真是这么想的,其实呢,真正的切割原理跟我想象的相差十九万八千里。
线切割是利用连续移动的细金属丝作电,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。
通俗的说就是这根丝通电接负,工件接正,并且接的是脉冲电源,还在不停的走动,对工件放电,瞬间产生几千度的高温,把放电的那一部分熔化或者气化了,这样就切开了,注意:不是硬碰硬的切,也不是金属丝本身产生高温去切,而是放电,让工件产生高温,自己熔化和腐蚀。
钼丝的主要成分是钼(Mo),含量在99%以上,钼在自然界中主要存在于辉钼矿(MoS2)中。
辉钼矿在很长一段时间里都被当作石墨,这种柔软的灰矿物,在18世纪由舍勒提出辉钼矿本身不是一种石墨,而是某种金属矿石,他还试图还原纯的金属钼,但是当时没有达到所需温度的炉子,多年后由海基尔姆成功的还原出这种银白金属钼。
钼是一种银白的坚硬金属,具有熔点高,延展性好的特点,其熔点可达2620摄氏度,沸点为4639摄氏度,在天然存在的元素中,只有钽,锇,铼,钨和碳有高于钼的熔点,即便将它烧红了仍然能保持一定的硬度;并且钼的化学性质也很稳定,不会被盐酸,碱所腐蚀。
在外观上金属钼与钨相似,但通过密度还是很容易被分辨出来,钼的密度只有钨的一半。
常温下的金属钼是很稳定的,在空气中加热钼棒,当温度升高钼会很快氧化,生成黄的三氧化钼(MoO3),随着氧化钼的厚度不同,它也会呈现出五彩斑斓的颜,当物体与钼产生摩擦,其颗粒在空气中自燃也会形成三氧化钼,三氧化钼可用于生产钼的重要化工产品---钼酸铵,它是制造陶瓷釉彩,颜料及其他钼化合物的原料。
钼是地球上的一种稀有金属,我们对它即陌生又熟悉,它与我们的生活息息相关,应用广泛,它既是用于国防工业中的战略金属,又是动植物所需要的重要营养元素,还是钢铁合金的重要成份。
目前世界上所生产的钼,80%以上用于钢铁冶炼,主要作为钢铁的添加剂用于生产合金钢,可以提高合金钢的强度,韧性和耐磨性等,因具有良好的机械稳定性,高延展性而被用于高发热元件(灯泡中挂发光钨丝的钩子材料就是钼),挤压模具,金属加工工具,航空航天器零件等。
钼作为一种稀有金属,全世界的储量主要集中在中国和俄罗斯等少数国家,由于添加了钼的合金材料性能好,已成为军工上的材料,用于战舰,坦克等制造中,各国纷纷将其列为战略金属。
另外二硫化钼被誉为“高级固体润滑油”,它是一种良好的固体润滑剂,因为它的摩擦系数低,屈服强度很高,能在真空及各种温,高温下正常使用,因而被广泛应用于齿轮,模具,核工业等。
在电子电器领域,钼具有良好的耐高温性和导电性,热膨胀系数也较低,是理想的线切割电丝,能切割各种钢材以及硬质合金,其放电加工稳定,能有效提高加工产品的精度,二维(厚度在几纳米到几十纳米的薄层)二硫化钼还有可能成为下一代晶体管材料,取代硅材料成为下一代集成电路所广泛使用的材料。
钼成为植物的营养液也是偶然被发现的,在新西兰的草场上人们发现一个的情况,全草场的草几乎枯黄没有一点生机,但是穿过草场的一条小路两侧的草却生机盎然,经过人们的研究发现,这条小路是附近一个钼矿工人必经之路,钼矿工人身上携带的钼粉会散落在这条路上,造成了这条小路上的草生长得,人们将钼粉融入肥料中撒在草场上,果然印了这个结果。
钼的生物属性也很重要,它不仅是植物同时也是动物和人体的微量元素,能提高人体免疫功能,但含量过高也会对人体造成伤害。
钼以其的性能,它不仅是沙场硬汉,金属的催化剂,还是生命的营养液 ,钼也明了它是多才多艺的金属,随着钼的应用越来越广,还会有更多的功能被开发出来,钼在社会中的作用将更大。
废钼回收的主要来源与分类
废钼的回收来源多样,主要包括工业生产废料、报废设备和消费后废品三大类。工业废料如钼合金切削屑、轧制废料和废钼电极,通常纯度较高,回收价值大;报废设备中的耐热部件、航空发动机叶片等含钼部件需经过拆解和分选;消费后废品如废旧电子元件(如半导体散热基板)和废弃化工催化剂则需化学提取。根据钼含量和杂质水平,废钼可分为高品位(Mo>90%)和低品位(Mo<50%),不同类别对应不同的回收工艺和定价标准。
钼,是元素周期表上序号为42的一种过渡金属元素,它的化学符号是Mo。钼金属呈银白,硬而坚韧。它在常温下不受空气的侵蚀,跟盐酸或氢氟酸不起反应。
千呼万唤始出来
自然界中,钼主要以矿物辉钼矿(MoS2)形式存在。天然辉钼矿是一种软的黑矿物,尽管辉钼矿在古代就得到了应用,但辉钼矿和铅、方铅矿及石墨都很相似,不易区分。“molybdos”这个词在希腊文里就是铅的意思。18世纪末以前,欧洲市场上两者都以molybadenite(铅的古希腊名)名义出售。
1779年,舍勒(瑞典化学家,氧气的发现人之一)指出,铅或石墨与molybadenite是两种不同的物质。他发现,硝酸对石墨没有影响,而与molybadenite反应,获得一种白粉末;将它与碱溶液共同煮沸,结晶后析出一种盐。他认为,这种白粉末是一种金属氧化物(实际上是氧化钼);它与木炭混合经高温加热后没有获得金属,但与硫共热后得到原来的molybadenite。
1782年,舍勒的好友、瑞典矿场主埃尔摩(又译作耶尔姆)用亚麻籽油调过的木炭和钼酸混合物密闭灼烧,从molybadenite中分离出金属,命名为molybdenum,元素符号定为Mo。中国将其译成“钼”。它得到了曾发现铈、硒、硅、钽、钍等元素的瑞典化学家贝齐里乌斯的承认。
钼金属在空气中灼烧,会放出金黄光芒;不同氧化态的钼离子有不同的颜。直到钼被发现100多年后的1893年,M.莫思森才在电炉里熔炼炭和三氧化钼的混合物,首次获得含钼92%~96%的铸态金属。
貌不惊人用途广
钼的发现虽然已有200多年历史,但大规模开发利用还是本世纪尤其近几十年的事。
钼及钼合金的用途十分广泛,这是因为它有许多特性,如强度高,热膨胀系数低,优良的导热与导电性能,对熔融玻璃、熔盐及熔融金属有较高的防腐性,还可提高薄涂料的耐磨性。
合金钢、不锈钢、工具钢及铸铁是钼的主要应用领域,其生产量决定着钼的需求。不锈钢中加入钼,能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼,能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18%的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性,用于制造航空和航天领域的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。纯钼丝用于高温电炉和电火花加工以及线切割加工。钼片用来制造无线电器材和X射线器材。钼在其他合金领域及化工领域的应用也不断扩大。合金钢中加钼,可以提高材料弹性限、抗腐蚀性能以及保持永久磁性等。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。
二硫化钼是一种重要的润滑剂,用于航天和机械工业领域。除此之外,二硫化钼因其的抗硫性质,可以在一定条件下催化一氧化碳加氢制取醇类物质,是很有前景的化学催化剂。
钼金属还逐步应用于核电、新能源等领域。
钼也是植物所的微量元素之一,没有它,植物就无法生存。钼在农业上可用作微量元素化肥。
人体各种组织都含钼,体内铜的总量为9毫克,以肝、肾中含量高。钼-99是钼的放射性同位素之一,在医院里用于制备锝-99。锝-99是一种放射性同位素,病人服用后可用于内脏器官造影。用于该种用途的钼-99通常用氧化铝粉吸收后存储在相对较小的容器中,当钼-99衰变时生成锝-99。
沙场硬汉显身手
人们曾在14世纪的一把日本武士剑中发现含有钼,这是钼早发现被应用于军事用途。1891年,法国斯奈德公司率先把钼作为合金元素生产了含钼装甲板。他们发现,钼的密度仅是钨的一半。这样一来,在许多钢铁合金应用领域,钼有效取代了钨。次世界大战的爆发,导致了钨需求量的剧增和钨铁供应的度紧张,钼由此在许多高硬度和耐冲击钢中取代了钨。钼需求的增长促使了人们对钼的深入研究。当时,美国科罗拉多州的大型矿山克莱麦克斯矿随之开发,并于1918年投产。
因为钼的重要性,各国政府视其为战略性金属。由于其耐高温烧蚀,钼在20世纪初被大量应用于制造装备,主要用于火炮内膛、火箭喷口的制造。现代高、精、尖装备对材料的要求更高,如钼和钨、铬、钒的合金用于制造军舰、火箭、卫星的合金构件和零部件。
钼合金是以钼为基体加入其他元素而构成的有合金,主要合金元素有钛、锆、铪、钨及稀土元素。钼合金有良好的导热、导电性和较低的膨胀系数,在高温下(1100~1650℃)有较高强度,比钨容易加工,可用作电子管的栅和阳、电光源的支撑材料以及用于制作压铸和挤压模具、航天器的零部件等。
次世界大战的结束导致了钼需求锐减。要解决这个问题,就得开发新的应用领域。不久,新型低钼合金钢在汽车工业生产中得到了。从此,钼作为合金元素在钢铁和其他领域的开发研究进入了一个新的阶段。
20世纪30年代末,钼已经是被广泛使用的工业原料。“二战”战后重建,再一次刺激了人们对钼在工业领域应用的开发与研究,给许多含钼工具钢的应用开辟了广阔的市场。如今,合金钢、不锈钢、工具钢及铸铁依然是钼的主要应用领域。
资源待研发
钼在地壳中主要存在于花岗岩类岩石中,钼矿石比较单一,主要是硫化矿石。
由于钼在军工方面的用途,世界强国纷纷把钼列为需要实行战略储备的矿产资源。战略矿产储备或矿产品战略储备,主要是针对那些对国家有战略意义、国内又相对稀缺的矿种所建立的储备。目前,世界上有10个国家建立有战略矿产储备制度。
我国是钼矿资源国家,总储量达860万吨(以钼量计),其中,工业储量约350万吨,居世界第二位。我国钼矿资源具有储量大、分布广、大型矿床多、矿体埋藏浅等特点,对的钼市场有重要影响。
美国是世界第二大钼资源国。智利、加拿大、俄罗斯和亚美尼亚也是钼资源较为的国家。
钼与金属材料的关系钼是钢和铁的重要合金元素。
钼作为钢的合金元素主要作用体现在两方面一是影响金相组织,缩小γ相区,形成γ相圈。
作为碳化物形成元素,一部分钼与铁形成固溶体,一部分与碳形成碳化物。
钼在α-铁中的溶解度分别为37.5%(1450度)和4%(1150度);二是对材料性能的影响。
钼能强烈地阴抑奥氏体向珠光体的转变,从而提高钢的淬透性。
含钼在0.5左右的钢,能降低或**其它合金元素引起的回火脆性。
在较高的回火温度下形成代散颁布的碳化物,有二次硬化作用,提高了钢的热强性和蠕变强度。
当钢中含钼量是2%-3#时,能增加钢材对有机酸及还原性介质的抗腐能力。
在中温搞氢钢中常加入钼、铬等合金元素,以提高其高温持久强度和蠕变限。
在设计使用温度为400-600度范围压力容器时,常选用钼钢名铬钼钢。
此类钢材含钼量常在0.25-1.10之间。
通过热处理艺使材料表面坚硬而耐磨,且心部具有适当的韧性的表面硬化钢也含有包括钼在内的多种合金元素,如渗碳钢的含钼量在0.15-0.3之间。
此外,为了达到耐腐蚀、而高温、耐磨等多种性能以及某些用途,相关的钢材常加入较高含量的钼,至少不低于2%,也有高达10%者。
镍基耐蚀合金含钼量有高达30%灰铸铁中加入钼含量是0.3-1.0的钼可达到绷带织和石墨细化,搞磨白口铸铁一般含钼量是0.5%以上。
高铬抗磨白口铸铁,为了提高其淬透性,钼的加入量在0.5-3.0之间。
钼含量的多少检测现在的方法有很多种,我们常用的化学分析方法是比法分析,可用南京华欣分析仪器制造有限公司生产的HXS-3A型金属元素分析仪,此款设备可以分析钼元素的含量红外碳硫