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通常来说,铁锅的熔点大约为1535℃阁下,也便是说只消到达1500°阁下,铁锅就会被溶解。然而咱们时时看视频,会发觉坩埚装着几千度的铁水也没事,这是为什么呢?莫非是由于坩埚对照狠,铁锅很和煦吗?原来不是,究其道理是由于坩埚的埚,不是铁锅的锅,它是个土字旁。开个玩乐,这日咱们就来说说坩埚这种奇妙的容器。
坩埚这玩意儿是物如其名,早期的坩埚便是用陶土制成的,因而它是个土字旁。它最早呈现正在公元前3000年阁下的中邦和印度。
正在我邦的商代和周代岁月,陶土坩埚获得了平常使用。正在商周岁月的青铜器锻制举止中,先民们修制了大批的陶土坩埚。这些坩埚具有分别的样式和尺寸,如圆形、方形、长颈、短颈等。正在这些坩埚中,少许坩埚还被刻上了铭文,记实了锻制的年代和锻制者的姓名等音信。
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陶土坩埚最大的好处便是修制工艺浅易、价值省钱。陶土坩埚经常由粘土、砂、石英等原质料制成,其修制工艺相对浅易,价值省钱,于是平常用于实行室和小周围坐褥中。正在低温下的它的耐热性也较好,通常可能承袭1000℃阁下的温度,适合举行烧瓷等低温实行操作。因为质料相对较软,正在举行化学反响和领会时不会对样品变成影响,于是也被当代用来举行化学反响和领会。
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然而,跟着时期的推移,人们慢慢认识到陶土坩埚正在高温下易决裂,不行用于熔炼高温金属。早期的铜还好,但其后的铁等高温金属就没法用了。于是人们劈头测试利用金属制成的坩埚。
金属坩埚的呈现翻开了新寰宇的大门。最早的金属坩埚呈现正在公元前2000年阁下的古埃及,由铜制成。跟着冶金本事的不竭提高,人们劈头利用更众的金属制成坩埚,如铁、铜、镍等金属。利用金属坩埚人们可能炼制铁器,这鼓动了冷刀兵的进一步发扬,都说战役鼓动科技发扬,这还真没说错。
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坩埚的进一步发扬正在18世纪末,法邦科学家拉瓦锡正在举行一项相闭燃烧和氧气的实行时,利用了一个由陶土制成的坩埚,但正在实行历程中,坩埚被高温烧裂,实行曲折了。于是,拉瓦锡劈头寻找一种更耐热的质料来代庖粘土坩埚。他正在实行室里找到了一块自然石墨,将其制成一个坩埚,告成地举行了高温实行,并获得了优秀的结果,于是石墨坩埚呈现了。
石墨坩埚具有优秀的导热性,可能急迅传达热量,使得金属的熔化和加热速率更疾。它可能正在强酸、强碱等阴恶处境下利用,不易受到化学物质的腐蚀。可能承袭肯定的压力和打击,不易决裂,利用寿命也较长,可能熔炼高温金属和陶瓷质料。然而欠缺便是本钱太高,容易氧化。
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近年来又呈现了石英坩埚、氧化铝坩埚等新型坩埚,它们各有效处。咱们完整可能依照分别利用情状来选取分别质料的坩埚。熔炼铜、青铜和黄铜等低温金属,通常利用陶土坩埚。陶土坩埚具有优秀的耐热机能和呆板强度,且价值较为省钱,于是是常睹的低温熔炼用坩埚。但要是要熔炼高温金属如铁、钢等,通常就需求利用石墨坩埚。那么题目来了,这些坩埚为什么不会熔化?
最先是质料的利用分别。石墨坩埚是最常睹的,它苛重质料为石墨,具有优秀的导热性、耐腐化性、呆板强度等特色。因为石墨的熔点特别高,到达了约3700℃,于是正在高温下,石墨坩埚不会熔化,而是会变得愈加安宁和坚硬。
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另外石英坩埚是一种采用高纯度石英质料制成的高温容器,具有极高的耐高温性、化学安宁性和呆板强度。石英熔点约为1713℃,于是正在高温下,石英坩埚不会熔化,而是会连结原有的物理和化学性子。诸如斯类的坩埚,他们的熔点都相对较高,于是也许容忍通常的高温,但也有破例,那便是陶瓷坩埚。
陶瓷坩埚是一种采用陶瓷质料制成的高温容器,其苛重因素为氧化铝、硅酸铝等,它具有较高的耐高温性、化学安宁性和呆板强度。因为陶瓷的熔点相对较低(1200°C),正在极高温下,陶瓷坩埚大概会呈现溶解或决裂等题目。于是它经常是用来当化学实行室的用品。
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除了质料的影响外,坩埚的布局也对其是否熔化起到了苛重感化。坩埚的布局经常分为单层布局和复合布局两种。
单层布局的坩埚经常由一个全部制成,具有较好的呆板强度和安宁性。然而正在极高温下,单层布局的坩埚大概会爆发扭曲和变形等题目,导致实行结果不正确或修设损坏。于是复合布局的坩埚呈现了。
复合布局的坩埚经常由众层质料构成,例如石墨和石英的复合布局。这种布局可能充溢行使分别质料的好处,同时补充其欠缺,具有更好的耐高温性、化学安宁性和呆板强度。另外,复合布局的坩埚还可能针对分别处境需求打算分别的布局,抬高牢靠性和正确性。
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坩埚的坐褥修制苛重涉及到质料的选取、成型、烧结、加工等历程。前文说过,坩埚常用的质料囊括石墨、石英、陶瓷等,咱们以最耐高温的石墨坩埚为例。
石墨坩埚的苛重原料是高纯度的自然石墨或人制石墨,正在原料预备历程中需求当心保障原料的纯度和匀称性。修制历程的第一步,便是将石墨原料粉末和粘结剂搀杂,通过压制或挤压等成型式样制备成石墨坯料。正在制备坯料历程中需求当心把持坯料的密度和致密度,以保障坯料的强度和耐磨性。随后将制备好的石墨坯料安置正在干燥室中举行烘干,去除水分和挥发物后将其安置正在高温炉中举行烧结。烧结温度通常正在2000℃以上,石墨坯料正在高温下会烧结成致密的坩埚。烧结后的石墨坩埚还需求举行加工,囊括严密加工和轮廓处置(涂上防渗质料等)。一个石墨坩埚就云云修制好了。
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跟着炼钢本事的发扬与提高,咱们对待坩埚的哀求也越来越高。它除了要盛装铁水除外,还必需能承袭得住历程中的脱氧、合金等感化。正在工业中利用的坩埚往往特别笨重,轮廓又有着各样物质残渣,这些都是化学反响对它的腐蚀,这些腐蚀往往会让坩埚越来越重,最终直接报废,这促成了坩埚本事的研发和创造,也呈现了诸如氧化铝坩埚等新型坩埚。信赖跟着科技的发扬,他日别说了一两千度高温,便是上万度也别念怎么坩埚。
综上所述,坩埚的质料分为陶土、石英、石墨、金属等各式质料,它们各自有擅长的使用处境。而它们不会熔化的道理当然不是由于它是土字旁。这苛重是因为其质料和布局的性情决计的。石墨、石英等质料具有较高的耐高温性和化学安宁性,不易熔化,使得它们可能承袭高温。另外坩埚的复合布局又可能充溢行使分别质料的特色,使其具有更好的耐高温性、化学安宁性和呆板强度,最终杀青了不怕火的性情。
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