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坩埚有多烂?1000多度的铁水都难以熔化。 它是由什么材料制成的?

时间:2023-04-08 13:05:44 点击:364次

金属熔化后的温度一般都在几千度以上,还被赋予了很强的塑性,可以用来制作合金和各种器物。 但是什么样的东西可以容纳那些金属而不被“烧坏”呢?

那就是坩埚

坩埚具备什么样的能力才能“胜任”这份工作?

虽然,每个人家里都有一个坩埚

坩埚是一种广泛用于加热或固化固体材料的仪器。 在物理实验室中,它是加热和反应实验材料的容器; 在制鞋厂中,它是熔化、提炼金属液体的工具,可用于冶炼金属、烧制陶瓷、化学反应等。

别说有多高大上,虽然,我们每个人家里都有一个“坩埚”。

如果你在网上搜索与坩埚相关的实验,你很有可能会看到一种不可思议的坩埚——土豆坩埚。 没错,就是菜市场能买到的食用红薯。 看到这一幕,更是不可思议。 刚才说了坩埚是用来冶炼金属的。 这是否意味着日常用来做饭的红薯也可以用来加热和保温数千度的金属?

别怀疑,红薯确实可以。

之前抖音有博主用红薯坩埚熔化金属,操作非常简单。 首先,取出一个红薯,在它前面切一个洞; 然后倒入铜丝,直接用火炬加热。

可以看到,随着红薯暴露在火焰中的一面被熏黑焦化,灌入其中的铜丝也熔化了,熔化的铜丝并没有烧穿芋头,而是很好的放在了上面。

石墨碳化硅坩埚_石墨转子 坩埚料_石墨坩埚

博主后来用红薯坩埚熔化了一块铝。 铝块也熔化了,不过比起之前的铜块,这次熔化的铝水充满了整个芋头坩埚。

博主给红薯坩埚开了个孔,把铝水放进模具里,冷却后做成了一个小锭,也证明了红薯坩埚真的是一个可以在某些情况下使用的坩埚。

这时候从边缘可以看到,被烧焦的红薯坩埚表层已经脱落,变成了焦炭一样的灰色,虽然这是坩埚能盛铝水的“秘密”。 红薯经过低温灼烧,表面的水分蒸发掉,只剩下一层致密的碳层。 该碳层将不再因温度低而发生大的反应。 说白了就是不能燃烧,所以能承受喷枪和铝水的低温,把铝水牢牢的握住。

为什么坩埚不怕烧?古往今来,就有这种材料可以用来制作坩埚

人类与一起度过的历史,实在是太久远了。

迄今为止发现的最早的坩埚是在土耳其中部发现的一个坩埚,大约在公元前七千年左右使用。 已知最早在坩埚中冶炼铁的地方是西欧和俄罗斯部分地区的汉墓,时间可追溯到公元前 6 世纪末至公元前 5 世纪初。

坩埚在中国的使用可以追溯到几千年前。 如广东喜洲铸铜遗址出土了三种形状的坩埚。 一种用灰陶罐或大口塑像制成,内外涂上厚厚的杂草泥。

另一种壁厚,口大,下有长尾,便于插入和倒置。 形似头盔,又称“将军盔”,内嵌铜渣。

还有一种完全由草混泥条制成的壁胎。 器形硕大,内壁有烧痕,粘有铜渣。 陶胎呈黑色,外壁呈红褐色。

石墨碳化硅坩埚_石墨转子 坩埚料_石墨坩埚

可见当时我们的坩埚主要是粘土做的,不为别的,只是因为粘土变得更耐火,所以主要是用来冶炼铜的。 当时还没有火焰喷枪,为了耐火性高,坩埚做得很厚。 如果在坩埚外用火加热坩埚,热效率会很低。

因此,为了提高热效率,在冶炼铁和铜时,先贤们会把铜和木炭一起放入坩埚,点燃后,往里面吹气,相当于让铜直接接触火,从而获得更好的冶炼疗效。 这也是那些出土的坩埚内壁会有烧痕的原因。

以前的坩埚还是遵循这些“内加热”的原理,只是在形状和材质上会有一些变化。 形状的改变是为了改进喷砂工艺,进而达到并保持较高的炉温; 材料不仅是陶器,还混有沙子、石英、粘土等材料,主要目的是提高坩埚的耐低温性能。

这些炼钢方法代代相传,曾使国外许多地区成为炼钢大省。 例如,广东就有2000多年的“坩埚炼铁”历史。

近代以来,坩埚的材质更加多样化,用途也更加广泛​​。 按材质分类,主要可分为石墨坩埚、粘土坩埚和金属坩埚三大类。

石墨坩埚是指由石墨、粘土、二氧化硅和蜡石等材料焙烧而成的一类坩埚,可耐低温至1800℃。 此类坩埚物理性能稳定,耐腐蚀性能好,耐低温,热膨胀系数小。 内壁光滑,不易漏水或粘熔料,故常用于有色金属及其合金的炼铁。

粘土坩埚,由粘土、石墨、熟料或方解石制成,熔点3850℃,沸点4250℃,热膨胀系数小。 主要用于碱液的蒸发、浓缩或结晶,以及固体物质的燃烧。

金属坩埚的种类很多,如熔炼合金用的铸铁坩埚,耐强酸、耐腐蚀的镍坩埚,加热非金属材料用的铂金坩埚等。

石墨坩埚_石墨转子 坩埚料_石墨碳化硅坩埚

还有很特别的石英坩埚。 这些坩埚近年来一直供不应求。 这是由于它们含量高、耐温性强、尺寸大、精度高、保温好、节能、质量稳定。 它们可以在 1450°C 的温度下使用。 可用于拉制半导体、太阳能用大半径单晶,也是国外发展光伏等大规模集成电路不可缺少的基础材料。

以上坩埚的共同特点是耐低温,它们所能承受的最低温度也不一样,这也解释了它们“不怕烧”的原因。 所谓不怕烧,虽然他们工作时承受的体温已经达到了他们所冶炼物品的熔点,而没有达到自己的熔点,而且坩埚的导热性也很强,这可以防止局部发热。 坩埚的内容物熔化,坩埚不会被破坏或熔化。

例如熔点为961.78℃的银在石墨坩埚中熔炼,温度只要降到银的熔点就可以达到目的,而这样的体温对石墨坩埚几乎没有影响耐温1800°C。

之所以发明这么多材质的坩埚,是因为所要冶炼的物质熔点不同,用于不同用途时需要加热的体温也不同。 因此,所需的坩埚必须具有不同的耐受温度和特性。

不燃坩埚是怎样炼成的?

金属器皿是在坩埚中熔化金属制成的,那么坩埚是怎样制成的呢? 由于没有可以托住“熔炼坩埚”的工具,所以坩埚不是熔炼而成的。 市场上的坩埚大多是将材料加工成塑性状态,如将固体材料粉碎成粉末,然后通过磨料压力成型、手工成型、滚塑成型和模压成型等方式进行化学压力成型。

事实上,一些金属坩埚中的金属仍然可以通过熔化与其他材料混合,然后成型; 石英坩埚也有灌浆或浇注的方法。

看到这里,你就会发现,这坩埚可不是什么逆天的东西。 它只是一个普通的冶炼帮手,汇集了古往今来铁匠和研究者的智慧。 就像过去的几千年一样,坩埚在未来。 也将继续在炼金、​​陶瓷、化工等领域大放异彩,不断扩大“业务范围”,带动更多产业的发展。

最后温馨提示:红薯坩埚其实很有趣,但如果没有专业经验,还是不要轻易尝试。 看完视频也是一种很开心的体验形式。