Per le applicazioni ad alta temperatura, vengono utilizzati diversi materiali a seconda dei requisiti specifici e degli intervalli di temperatura. Il molibdeno e il tungsteno sono comunemente utilizzati per i loro elevati punti di fusione, con il tungsteno in grado di sopportare temperature fino a 2.500 °C. L'acciaio è adatto a temperature inferiori a 1.000 °C. Le zone calde ibride incorporano metalli, grafite e ceramica per l'isolamento termico e l'economicità. Le leghe di platino-rodio sono favorite per le loro migliori proprietà in termini di pressione di vapore, velocità di ossidazione e temperatura di utilizzo. Le ceramiche ad altissima temperatura, come l'ossido di afnio e il carburo di tantalio, sono essenziali per applicazioni come gli aerei ad alta velocità, grazie alla loro estrema resistenza alle temperature e all'ossidazione.
Molibdeno e tungsteno: Il molibdeno è utilizzato nei forni industriali fino a 1900°C ed è disponibile in varie forme come fili, barre, nastri e tubi. Richiede un'atmosfera sotto vuoto per evitare l'ossidazione. Il tungsteno, noto per il suo elevato punto di fusione, è utilizzato negli elementi riscaldanti per temperature intorno ai 2500°C in condizioni di alto vuoto. Può anche funzionare a livelli di vuoto inferiori, fino a 1200°C.
Zone calde ibride: Queste zone utilizzano una combinazione di metalli, grafite e ceramica. La grafite e la ceramica, soprattutto se utilizzate come fibre, offrono un eccellente isolamento termico. Questa combinazione non solo garantisce un maggiore isolamento, ma riduce anche i costi di costruzione, rendendo queste zone più economiche.
Leghe di platino-rodio: Queste leghe sono preferite per le loro migliori proprietà in termini di pressione di vapore, velocità di ossidazione e temperature operative. Sono particolarmente utili in ambienti in cui questi fattori sono critici.
Ceramica ad altissima temperatura: Materiali come l'ossido di afnio e il carburo di tantalio, con punti di fusione superiori a 3000°C, sono classificati come ceramiche per temperature ultra-elevate. Sono fondamentali per gli strati protettivi esterni dei velivoli ad alta velocità, dove le temperature possono superare i 2000°C. Queste ceramiche hanno forti legami covalenti e bassi tassi di autodiffusione, ma devono affrontare problemi di bassa tenacità alla frattura. Per risolvere questo problema, si aggiungono particelle o fibre temprate per formare una matrice ceramica composita e si utilizzano metodi di sinterizzazione come l'SPS per una sinterizzazione densa a temperature più basse.
Applicazioni: I materiali ad alta temperatura sono essenziali in vari settori, tra cui i laboratori odontoiatrici, i laboratori universitari e di ricerca e le applicazioni di produzione che richiedono trattamenti termici ad alta temperatura come ricottura, sinterizzazione, fusione, bruciatura del legante, polimerizzazione e giunzione dei metalli. La sicurezza e l'efficienza di queste operazioni sono fondamentali e richiedono l'uso di materiali appropriati per le alte temperature.
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