Tại sao khi kim loại nóng chảy, nồi nấu kim loại vẫn giữ được sự ổn định như ban đầu?

Trong thời kỳ huy hoàng của công nghệ, chúng ta đã có thể tạo ra và kiểm soát vô số vật liệu để đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau của con người. Tuy nhiên, có một loại vật liệu luôn ẩn chứa bức màn bí ẩn, khơi dậy sự tò mò và khám phá vô tận của các nhà khoa học và kỹ sư.

Nó cứng như thép nhưng có thể không bị nung chảy trong lửa với thời gian dài. Nó là vật liệu của nồi nấu kim loại, vật chứa tưởng chừng như bình thường này lại chứa đựng những đặc tính đáng kinh ngạc.

Khi tốc độ phát triển khoa học và công nghệ tiếp tục tăng nhanh, ngày càng có nhiều người đầu tư vào lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng vật liệu nấu kim loại, với hy vọng khám phá những bí mật tiềm ẩn của nó để đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng phức tạp.

Đối với các thí nghiệm và quy trình công nghiệp, độ ổn định ở nhiệt độ cao có nghĩa là vật liệu có thể chịu được các thách thức như áp suất nhiệt, sốc nhiệt và ăn mòn hóa học trong môi trường nhiệt độ cao, đảm bảo tính ổn định và an toàn của các thí nghiệm và quy trình công nghiệp. (Ảnh: Zhihu).

Vật liệu phổ biến của nồi nấu kim loại

• Nồi nấu kim loại thạch anh: Nồi nấu kim loại thạch anh là một trong những vật liệu nồi nấu kim loại được sử dụng phổ biến nhất và có độ ổn định nhiệt độ cao và ổn định hóa học tốt. Thạch anh có điểm nóng chảy cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khiến nó trở nên lý tưởng cho các thí nghiệm nhiệt độ cao và quá trình gia nhiệt.
• Nồi nấu kim loại than chì: Nồi nấu kim loại bằng than chì có thể chịu được nhiệt độ cực cao lên tới 3000°C. Ngoài ra, than chì còn có hệ số giãn nở nhiệt thấp, cho phép nó giảm tác động của ứng suất nhiệt khi nhiệt độ thay đổi lớn.
• Nồi nấu kim loại bằng gốm: Nồi nấu bằng gốm thường được làm bằng vật liệu gốm cứng như alumina, zirconia và silicon oxit. Những vật liệu này có độ ổn định hóa học tốt và khả năng chịu nhiệt độ cao và có thể chịu được môi trường nhiệt độ cao lên tới 1700°C. Ưu điểm của nồi nấu bằng gốm còn bao gồm độ dẫn nhiệt thấp, hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ bền cơ học cao.

Vật liệu nồi nấu kim loại ổn định nhiệt độ cao đóng vai trò quan trọng trong các quy trình gia nhiệt công nghiệp khác nhau

Vật liệu nồi nấu kim loại ổn định ở nhiệt độ cao có thể chịu được sự ăn mòn và xói mòn từ kim loại và hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao, đảm bảo tính ổn định và liên tục của quá trình nấu chảy. Ví dụ, trong quy trình sản xuất chất bán dẫn trong ngành công nghiệp điện tử, nồi nấu kim loại thạch anh được sử dụng rộng rãi để điều chế silicon nóng chảy và các hợp kim kim loại khác.

Ngoài ra, nồi nấu kim loại còn đóng vai trò quan trọng trong phân tích nhiệt của vật chất. Ví dụ, chén nung than chì thường được sử dụng trong các kỹ thuật phân tích nhiệt và đo nhiệt lượng quét vi sai để đo sự thay đổi khối lượng và đặc tính phản ứng nhiệt của mẫu.

Nồi nấu kim loại là một thiết bị thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm và công nghiệp cho các ứng dụng nhiệt độ cao như sưởi ấm, đốt cháy, nấu chảy và lò luyện cốc. Việc lựa chọn vật liệu nồi nấu kim loại là rất quan trọng để tiến hành suôn sẻ các quy trình thí nghiệm và công nghiệp. (Ảnh: ZME).

Vật liệu gốm có khả năng chống ăn mòn rất tốt, đặc biệt ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn. Gốm Alumina là một trong những vật liệu nấu chảy được sử dụng phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi do độ cứng cao, khả năng chống mài mòn cao và khả năng chống ăn mòn cao. Ngoài ra, các vật liệu gốm như cacbua silic, nitrua silic và oxit zirconi cũng thường được chọn làm vật liệu nấu luyện, chúng có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, độ ổn định hóa học tốt hơn và có thể chịu được các điều kiện ăn mòn phức tạp hơn.

Vật liệu than chì là một vật liệu nấu kim loại phổ biến khác cũng có khả năng chống ăn mòn tốt. Than chì vẫn ổn định ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn nên được sử dụng rộng rãi trong một số ứng dụng công nghiệp và thí nghiệm đặc biệt. Nồi nấu kim loại than chì không chỉ chịu được nhiệt độ cao mà còn có khả năng chống ăn mòn tốt đối với các chất axit, kiềm và một số dung môi hữu cơ.

Đối với một số ứng dụng có yêu cầu đặc biệt, có thể cần có nồi nấu kim loại bằng composite để tận dụng tối đa các vật liệu khác nhau. Ví dụ, nồi nấu kim loại composite làm bằng than chì phủ gốm có thể vừa ổn định nhiệt độ cao vừa có khả năng chống ăn mòn tốt.

Vật liệu nồi nấu kim loại ổn định ở nhiệt độ cao có thể được sử dụng cho các thí nghiệm đốt cháy, chẳng hạn như bom oxy, máy tạo khí và phân tích quá trình đốt cháy. Nồi nấu kim loại dần dần được sử dụng trong các thí nghiệm đốt ở nhiệt độ cao, đặc biệt là trong ngành năng lượng hạt nhân và hóa chất, do nhiệt độ nóng chảy cao và khả năng chống cháy. (Ảnh: Zhihu).

Mặc dù đặc tính dẫn nhiệt của vật liệu nồi nấu kim loại mang lại nhiều ưu điểm nhưng cũng có một số vấn đề tiềm ẩn cần lưu ý. Do tính dẫn nhiệt tốt nên vật liệu nấu chảy dễ bị giãn nở nhiệt trong điều kiện nhiệt độ cao, dẫn đến vỡ. Vì vậy, khi sử dụng vật liệu nồi nấu kim loại cần phải lựa chọn vật liệu và thiết kế phù hợp để tránh xảy ra hiện tượng này. (Ảnh: Zhihu).