Молибден магнитится или нет

Молибден по классификации в периодической таблице Менделеева относится к IV группе элементов. Имеет атомарный номер 42, а масса его атома равна 95,94. принято обозначать символом «Мо».

Молибден – это редкоземельный металл. Его объем составляет порядка 0,00011% от общей массы земли. В чистом виде имеет стальной сероватый цвет, в диспергированном – серовато-черный.

Молибден, как металл, в природе не встречается. Он содержится в минералах, которых на сегодняшний день известно порядка двадцати. Преимущественно это молибдаты, которые образуются в кислотной магме и гранитоидах.

Получение молибдена

Сырье, из которого производится металлический молибден – молибденовые концентраты. В их составе данного элемента содержится около 50%. Также в них содержатся: сера

30%, оксид кремния (до 9%) и около 20% прочих примесей.

Предварительно концентрат обжигают с целью дополнительного окисления. Процесс проводят в печах двух типов: многоподовых или кипящего слоя. Температура обжига 570 °С — 600 °С. В результате чего получается огарок — МоО₃ и примеси.

На следующем этапе удаляют примеси для получения чистого оксида молибдена. Применяются два способа:

1. Возгонка при температуре 950 °С — 1100 °С.
2. Химическое выщелачивание. Суть способа в том, что при взаимодействии с аммиачной водой устраняются примеси меди и железа и получается карбид молибдена, который кристаллизуют выпаркой или нейтрализацией. Далее карбид нагревают и выдерживают при температуре до 500°С. На выходе – чистый оксид МоО3, в котором содержание примесей всего 0,05%.

Производство молибдена основано на восстановлении МоО3. Процесс проводят в два этапа:

1. В трубчатой печи при температуре 550°С — 700°С в потоке сухого водорода происходит отделение атомов кислорода.
2. Далее температура поднимается до 900°С — 1000°С и происходит окончательное восстановление. Полученный металл находится в виде порошка.

Для получения монолитного металла пользуются плавлением или спеканием порошка. Плавку используют, когда получают заготовки массой от 500 кг. Процесс производят в дуговых печах с охлаждаемым тигелем, в который подается расходуемый электрод из ранее спеченных штабиков.

Порошковое спекание – это прессование в атмосфере водорода при высоких значениях давления (2000-3000 атмосфер) и температуры (1000°С — 1200°С). Полученные штабики, подвергаются спеканию при высоких температурах равных 2200°С — 2400°С. В дальнейшем молибдену придается необходимая форма за счет обработки давлением – ковкой, прокаткой, протяжкой.

Широко в промышленности используется ферромолибден, в котором до 60-70% молибдена, а оставшееся — железо. Его получают путем введения в сталь молибденовых присадок. Сплав получают путем восстановления огарка силикатом железа с добавками стальной стружки и железистой руды.

Физические свойства

Использование молибдена зависит от его свойств и характеристик. Присущие физические свойства молибдена приведены ниже:

• тип металла — высокотемпературная плавка;
• молибденовый цвет – свинцовый;
• плотность молибдена — 10,2 г/cм 3 ;
• плавление при температуре — 2615°С;
• закипание при температуре — 4700°С;
• проводимость тепла — 143 Вт/(м·К);
• тепловая емкость — 0,27 кдЖ/(кгК);
• энергия для плавления — 28000 Дж/моль;
• энергия для испарения — 590000 Дж/моль;
• линейное расширение, коэффициент — 6·10 -6 ;
• электрическое сопротивление — 5,70 мкОм·см;
• расчетный объем — 9,4 см 3 /моль;
• усилие сдвига — 122·10 ·6 Па;
• твердость — 125 НВ;
• магнитная проницаемость -90·10 -6 .

Точению данный металл подвергается не часто, но обработка ведется стандартизованным инструментом.

Химические свойства

Молибден, химические свойства которого приведены ниже, имеет следующие характеристики:

• радиус валентности — 130·10 -12 м;
• ионный радиус — (+6e) 62 (+4e) 70·10 -12 м;
• электрическая отрицательность — 2,15;
• потенциал электрический – 0;
• валентности при окислении — 2-3-4-5-6
• валентность молибдена – 6;
• температура начала окисления — 400°С;
• окисление до МоО3 при температуре — 600°С и выше;
• реакция с водородом – нейтральная;
• температура реакции с хлором – 250°С;
• температура реакции с фтором – комнатная;
• температура реакции с серой – 440°С;
• температура реакции с азотом — 1500°С.

С кислородом элемент образует два основных оксида:

• МоО₃ – кристаллическая форма белого цвета
• МоО₂ – серебристого цвета.

Свойства растворимости молибдена в химических растворах: растворим в щелочах и кислотах при нагревании. Это способствует получению различных соединений или его очищению.

Обработка молибдена

Обработка молибдена затруднена в связи с невысокой вязкостью при низких температурах. Также он имеет малую пластичность, поэтому для его обработки применяются следующие методы:

1. горячее деформирование:
2. ковка;
3. прокатка;
4. протяжка;

1. термообработка;
2. механическая обработка.

При обработке небольших заготовок используются обжимные машины. Крупные заготовки прокатываются на малых станах или получают форму на протяжных станках.

Внешний вид молибдена

Если возникает необходимость механической обработки резанием, то механическая обработка молибдена ведется инструментом, изготовленным из марок быстрорежущих сталей. Заточка углов инструмента при токарной обработке должна соответствовать углам заточки для обработки чугуна.

Термообработка молибдена характеризуется высокой прокаливаемостью из-за его содержания в сталях. Проведенная закалка повышает твердость и износоустойчивость ответственных деталей.

Применение

Около 3⁄4 всего производимого редкоземельного металла используется как легирующий элемент при производстве сталей. Оставшаяся 1⁄4 часть используется в чистом виде и в химических соединениях. Применение он нашел во многих отраслях промышленности.

1. Космическая область и авиастроение. Изделия из молибдена и его сплавов нашли применение для облицовки и изготовления головок ракет и носов самолетов, летающих на скоростях выше звуковых. Использование как конструкционный материал – это обшивка, а как тепловой экран – головная часть.
2. Металлургия. Применение молибдена в литейном производстве и металлургии обусловлено высокой прокаливаемостью. Следовательно, повышается прочность, коррозионная стойкость, вязкость. В его сплавах с кобальтом или хромом заметно повышается твердость. Из легированных сталей с молибденовыми добавками изготавливаются ответственные детали. Его добавляют в жаро- и кислотоустойчивые сплавы. Поэтому большинство инструментов, производящих горячую обработку, изготавливаются из сталей, легированных Мо.
3. Химическая промышленность. Из материалов с Мо, обладающих кислотоустойчивостью, изготавливают различные аппараты для производства кислот или их переработки. Нагреватели печей, внутри которых водородная среда также изготавливаются из молибденовых сплавов. Также данный металл можно найти в составе некоторых лаков, красок, эмалей и термически наносимых глазурей. Используют металл и как катализатор для химических реакций.
4. Радиоэлектроника. Мо — незаменимый материал для изготовления электроосветительных и электронно-вакуумных приборов, среди которых многим известны радиолампы.
5. Медицина. В медицине элемент используется при изготовлении рентгеновских аппаратов.
6. Изделия из стекла. Из-за плавления при высокой температуре Мо используют при плавлении стекла.

Марки молибдена и его сплавов

Сплавы молибдена чаше применяются в промышленности, чем чистый металл. Среди них выделяются:

• металл с чистотой 99,96%, который используется для производства электронных устройств, маркируется МЧ;
• металл, получаемый плавкой под вакуумом, маркируется молибден МЧВП;
• для производства проволоки, используемой в источниках света, применяется металл под маркой МРН, где его содержание равно 99,92%;
• при введении присадки, кремниевая щелочь, молибден маркируется МК;
• в Мо вводится цирконий (Zr) или титан (Ti) – марка ЦМ;
• при введении рения – МР;
• вольфрам с Мо – МВ.

Плюсы и минусы молибдена

Среди достоинств следует отметить следующие:

• низкая плотность, а отсюда большая прочность;
• высокий показатель модуля упругости;
• термоустойчивость;
• жаростойкость;
• коррозионная стойкость;
• практически не расширяется при нагревании.

• после сварки швы обладают хрупкостью;
• снижение температуры уменьшает пластичность;
• механическое упрочнение возможно до 8000 °С.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ферромагнитные свойства нанослойных плёнок дисульфида молибдена

11 октября 2007

of your page –>

Tweet

Как известно, объёмный дисульфид молибдена является диамагнитными материалом. Однако нанослойные плёнки MoS₂ демонстрируют слабые ферромагнитные свойства. В зависимости от процесса роста, плёнки можно получить либо с "краевым" обрывом (edge-termination), либо с обрывом по базовой плоскости (basal-planetermination). Атомы, расположенные на "краевом" обрыве, важны с точки зрения практического применения материалов, так как именно они определяют уникальные магнитные и электрические свойства, отличные от свойств объёмного тела, а также играют огромную роль в каталитической реакции дегидросульфирования.

На поверхности образовавшейся грани существует неравномерное распределение спинов, зависящее от взаимного расположения атомов серы и молибдена, а так же от размера такого (Mo)_n(S)_2n нанокластера. Неравномерное распределение спинов и обуславливает ферромагнитные свойства нанослоёных плёнок дисульфида молибдена. Проведя теоретические расчеты, учёные показали, что максимальный магнитный момент достигается для кластера треугольной формы Mo_nS_2n при n=8 и составляет 13,99 μB. При этом край кластера состоит только из атомов серы, стабилизирующих данную структуру.

Учёные получили плёнки MoS₂ термовакуумным испарением тетракис(диэтиламинодитиокарбамата)молибдата (IV). Подложками, на которых происходило разложение прекурсора, являлись Si(100) и танталовая фольга. Магнитный гистерезис и изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (рис.1), свидетельствуют о том, что при утолщении плёнки ферромагнитные свойства стремительно падают. На рис.2 представлена зависимость намагниченности от температуры, выход намагниченности на практически нулевое значение определяет температуру Кюри в 685 K.

Для полупроводников типа Co_1-xFe_xS₂ и CoS₂ температуры Кюри равны, соответственно, 150 и 121K. На полупроводниковые свойства нанослоёв MoS₂ указывает отрицательный тангенс угла наклона графика (рис.3). Эффект магнитного сопротивления может возникать из-за того, что на гранях треугольников спины имеют иную поляризованность, чем в объёмном теле.

В заключении стоит отметить, что эффект слабого ферромагнетизма удаётся обнаружить только для нанослойных плёнок. При увеличении их размерных параметров эти свойства резко исчезают и практически нивелируются для частиц размером в единицы микрон. Учёные надеются, что аналогичные результаты можно получить для оксидов и сульфидов других металлов.

Молибден, как и вольфрам, в периодической системе элементов Д. И. Менделеева расположен в VI группе, но в 5-м периоде. Наиболее характерно для него шестивалентное состояние, хотя известны соединения, в которых молибден имеет другие валентности. Его порядковый номер 42; атомная масса 95,95; плотность при комнатной температуре 10200 кг/м3. Молибден относится к тугоплавким металлам, является переходным элементом. Он плавится при 2620±10°С и кипит примерно при 4800 °С.

Молибден и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность молибдена ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.

Физические и механические свойства молибдена

Свойство	Молибден
Атомный номер	42
Атомная масса	95,94
Параметр элементарной ячейки, нм	0,3147
Атомный диаметр, нм	0,272
Плотность при 20°С, г/cм3	10,2
Температура плавления, °С	2610
Температура кипения, °С	5687
Теплота плавления, кДж/моль:	28
Теплота испарения, кДж/моль:	590
Молярный объем, см³/моль:	9,4
Удельная теплоемкость, Дж/(г•К)	0,256
Теплопроводность, Вт/(м•К)	142
Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1	4,9
Электросопротивление, мкОм•см	5,7
Модуль Юнга, ГПа	336,3
Модуль сдвига, ГПа	122
Коэффициент Пуассона	0,3
Твердость, НВ	125
Цвет искры	Короткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Химические свойства молибдена

Свойство	Молибден
Ковалентный радиус:	130 пм
Радиус иона:	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу):	2,16
Электродный потенциал:	0
Степени окисления:	6, 5, 4, 3, 2

Достоинстава / недостатки молибдена

имеет высокую точку плавления, а следовательно – жаропрочность;

т.к. плотность молибдена (10200 кг/м3) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м3), то сплавы на основе молибдена обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);

молибден имеет высокий модуль упругости;

малый температурный коэффицйент расширения;

обладает хорошей термостойкостью;

малое сечение захвата тепловых нейтронов;

для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.

молибден обладает небольшой окалийностью;

высокая хрупкость сварных швов;

малая пластичность при низких температурах;

упрочнение молибдена нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.

Молибден применяют в качестве легирующей добавки к различным сплавам, в том числе к высококачественным сталям. Молибден и молибденовые сплавы используются в деталях, длительно работающих в вакууме до 1800°С (в соплах ракет и в электровакуумных приборах), как конструкционный материал в энергетических ядерных реакторах, для изготовления оборудования, работающего в агрессивных средах. Молибденовая проволока и молибденовая лента служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампочках.

Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы н сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом. Молибден занимает второе место после вольфрама и его сплавов по прочностным свойствам. Однако, по удельной прочности при температурах ниже 1350-1450°С молибден и его сплавы занимают первое место. Таким образом, наибольшее распространение для изготовлеиия обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий и их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1370°С по сравненню с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе.

Из молибдена изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. В очень тяжелых условиях работают некоторые детали прямоточиых ракетных и турбореактивных двигателей (лопатки турбин, хвостовые юбки, заслонки форсунок, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). При этом от материала требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. При температурах ниже 1370°С для изготовления данных деталей используют молибден и его сплавы.

Молибден – перспективный материал для оборудования, работающего в среде серной, соляной и фосфорной кислот. В связи с высокой стойкостью молибдена в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настояшее время из молибдеповых сплавов изготовляют прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость сплавов молибдена при повышенных температурах обусловили их применение в качестве инструмента при горячей обработке сталей и сплавов давлением (оправки прошивных станов, матрицы, прессштемпели).

Молибден существенно улучшает свойства сталей. Присадка молибдена значительно повышает их прокаливаемость. Небольшие добавки Mo (0,15-0,8 %) в конструкционные стали настолько увеличивают их прочность, вязкость и коррозионную стойкость, что они используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий. Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание).Также он входит в состав ряда жаростойких и кислотоупорных сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.

В чистом виде молибден применяют в виде ленты или проволоки, в качестве нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Молибденовая проволока и жесть широко используются в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.

Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Также молибден как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического молибдена на различные материалы. МоSi2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический молибден используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трехокись молибдена(молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока.

Также находят применение и химические соединения молибдена. Дисульфид MoS2 и диселенид МоSе2 молибдена используют в качестве смазки трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400°С. В лакокрасочной и легкой промышленности для изготовления красок и лаков и для окраски тканей и мехов в качестве пигментов применяют ряд химических соединений Mo.

Марки молибдена и сплавовСтандарт	Марка	Основа %	ДР. %	Средн. содержание примес. и посадок % не более
ПРОВОЛОКА: ОСТ11 021.004-76,
ТУ48-19-203-76, ТУ11-77 Яе0.021.122ТУ,
ТУ11-77 Яе0.021.123ТУ	МЧ	Мо осн.	Al+Fe-0,018. Fe-0,009. Ca+Mg-0,005. Ni-0,005. Si-0,014. C-0,005.
ПРУТОК: ТУ11-77ЯеО.О21.О57ТУ.
ТУ48-19-203-76, ТУ48-19-247-77
ПЛЮЩЕНКА: ТУ11 Яе0.021.016.-75	МЧ	Мо осн.	По статистич. данным K-0,0100. Са+Мg-0,0030. Al+Fe-0,014.
Ni-0,0030. Si-0,003. W-0,2000. C-0,300.
O-0,1000. N-0,0030. H-0,0005.
МЧ ЗАГОТОВКИ: ТУ48-19-88-78, ТУ48-19-250-77. ПОЛОСЫ: ТУ11-77 ЯеО.021.055, ТУ48-19-315-80, ТУ48-19-272-77,
ГОСТ 5.1820-73. ФОЛЬГА: ТУ48-19-245-76. ТРУБЫ: ТУ48-19-251-77.
ПРОВОЛОКА ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА ГОСТ 27266-87	МЧ	Мо 99,96	Сумма примесей – 0,04.
ПРУТОК: ТУ11-77 Яе0.021.057ТУ,
ТУ48-19-203-76, ТУ48-19-247-77
ПЛЮЩЕНКА: ТУ11 ЯеО.02 1.016-75.	МЧВП	Мо осн.	По статистич. данным K-0,0100. Са+Мg-0,0030. Al+Fe-0,014.
Ni-0,0030. Si-0,003. W-0,2000.
C-0,300. O-0,1000. N-0,0030. H-0,0005.
МЧВП ЗАГОТОВКИ: ТУ48-19-88-78, ТУ48-19-250-77. ПОЛОСЫ: ТУ11-77 ЯеО.021.055, ТУ48-19-315-80, ГОСТ 5.1820-73.
ФОЛЬГА: ТУ48-19-245-76. ТРУБЫ: ТУ48-19-251-77.
ПОЛОСЫ: ТУ48-19-272-77	МЧВП	Мо осн.	Тi-0.007
В 0,005-0,025	Fe+А1-0,018 Са+Мg-0,005. Ni-0,005. Si-0,014. С-0,003. N-0,005. О-0,005. Н-0,0008.

Содержание в соединениях тугоплавких металлов в %