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難熔金屬

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耐火金屬
廣義的耐火金屬^[1]

耐火金屬（英語：Refractory metals），又稱耐火金属、耐高溫金屬、高熔點金屬，是指特別耐熱不易熔化，並且具有耐磨性的金屬。此術語主要是用在材料科学、和冶金工程。這些元素在不同領域中的的定義方式有些不同。最常見的定義方式包括五個元素：兩個第五週期元素（鈮、鉬）和三個第六週期元素（鉭、鎢、錸）。這些元素有一些共同性質，包括熔點超過2000°C以上，在室溫下具很高的硬度。由於其化學惰性，不易與其他元素反應，而其密度也相對較高。耐火金屬因為高熔點，是粉末冶金方法製造的首選。耐火金屬的一些應用包括金屬工具，高溫工作、絲纖維、鑄造模具，或在腐蝕性環境中的化學反應器。部分是由於熔點高，難熔金屬在很高溫下，也不會有蠕變變形的情形。

定義

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在大多數定義下，只有具有極高熔點的金屬元素才會列入耐火金屬。根據一項定義，熔點超過4000°F（2200 °C）是必須條件。^[2]因此，在這個定義下，鈮、鉬、鉭、鎢和錸是耐火金屬。^[3]在更廣泛的定義下，所有熔點超過2123K（1850 °C）的金屬都是耐火金屬，這樣額外多了九個元素：鈦、釩、鉻、鋯、鉿、釕、銠、鋨和銥。至於鎝和極度不穩定的超重元素（上圖中位於鐒之後的元素，如鑪、𨧀、𨭎、𨨏等無法在自然界發現）儘管符合耐火金屬的定義範疇，但因其具有放射性，所以從來都不被認為是耐火金屬，其中鎝的熔點已經確認為2430K（2157°C），而鑪的預測熔點為2400K（2100°C）。^[4]

性質

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耐火金屬主要性質的比較
名稱	鈮	鉬	鉭	鎢	錸
溶點	2750 K (2477 °C)	2896 K (2623 °C)	3290 K (3017 °C)	3695 K (3422 °C)	3459 K (3186 °C)
沸點	5017 K (4744 °C)	4912 K (4639 °C)	5731 K (5458 °C)	5828 K (5555 °C)	5869 K (5596 °C)
密度	8.57 g·cm⁻³	10.28 g·cm⁻³	16.69 g·cm⁻³	19.25 g·cm⁻³	21.02 g·cm⁻³
楊氏模量	105 GPa	329 GPa	186 GPa	411 GPa	463 GPa
維氏硬度	1320 MPa	1530 MPa	873 MPa	3430 MPa	2450 MPa

參考資料

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Levitin, Valim. High Temperature Strain of Metals and Alloys: Physical Fundamentals. WILEY-VCH. 2006.ISBN 978-3-527-31338-9.
Brunner, T. Chemical and structural analyses of aerosol and fly-ash particles from fixed-bed biomass combustion plants by electron microscopy. 1st World Conference on Biomass for Energy and Industry: proceedings of the conference held in Sevilla, Spain, 5–9 June 2000 (London: James & James Ltd). 2000.ISBN 1-902916-15-8.
Spink, Donald. Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, and Titanium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961,53 (2): 97–104.doi:10.1021/ie50614a019.
Hayes, Earl. Chromium and Vanadium. Industrial & Engineering Chemistry. 1961,53 (2): 105–107.doi:10.1021/ie50614a020.