什么是“坩埚”,上千度的钢水都无法熔化它,这到底是个啥材料
2025-02-18 05:34:20阅读量:3 字体:大 中 小
如果你和我一样喜欢看一些打铁铸剑类的视频,一定见过铁匠们总会用到一个黑色的圆形的东西,用它盛放金属原料,再放入火炉中加热,就可以得到融化的金属。
这个黑色的圆形的东西就是坩埚,它最大的特点就是耐高温,因此才能用在对金属矿物的加工之中。
古代人们使用坩埚进行铜器、铁器和玻璃等物品的制作。或许你听说过青铜时代和铁器时代,这些阶段标志着人类利用坩埚熔炼金属的历史。
借助坩埚,人类得以善用金属的性质,制造出各种工具、武器、装饰品等,推动了人类文明的演进。
如今,坩埚在工业、科学和艺术领域广泛应用。举例来说,用于制造钢铁、合成化合物以及拉制单晶硅等。
钢铁是我们日常生活中常见的材料之一,是铁和碳的合金,拥有高强度和韧性。钢铁的制造过程涉及使用坩埚,将铁矿石和焦炭放入坩埚中,高温加热使其熔化,接着利用各种工业技术来调整碳的含量,最终制得不同种类的钢铁。
合成化合物也常需借助坩埚。将各种元素或物质置入坩埚中,高温加热使其熔化,接着经由化学反应或物理变化生成新物质,比如水、盐、糖等。
还有单晶硅,一种纯净的硅晶体,拥有极高的导电性和光电性,是制造电子元件和太阳能电池的主要材料。

制备单晶硅也依赖于坩埚。将多晶硅放入坩埚中,高温加热至熔化状态,然后通过控制温度和速度,从坩埚中拉出一根细长的硅棒,这便是单晶硅的制备过程。
这些例子展示了坩埚的重要性。它有助于改变物质的形态和特性,创造出多样有用的物质和产品。
坩埚烧不坏
既然坩埚是用来熔化金属的,那它自己不会被熔化吗?为什么能融化钢铁的高温也烧不坏坩埚呢?这是因为坩埚的材料选择了一些特殊的物质,它们有着很高的熔点和抗腐蚀性,能够在高温下保持稳定,不与熔融物质发生反应。
坩埚的材料种类多样,主要分为以下几种:
石墨坩埚
由结晶质的天然石墨制成,有利于加热材料,同时自己也扛得住高温,可抵抗酸碱腐蚀,适用于冶炼合金工具钢和各种有色金属及其合金。石墨的熔点高达3652℃,远高于钢铁的熔点(约1500℃)。
镍坩埚
顾名思义主要材料就是镍,如果加工材料是碱性的,就可以使用这种坩埚,但如果是酸性的或者是含硫的材料,就不可以用。镍的熔点高于钢铁的熔点,所以用来熔化金属材料也没问题。
石英坩埚
由石英制成,可在1450度以下使用,分为透明和不透明两种。透明的石英坩埚用于拉制大直径的单晶硅,是发展大规模集成电路的基础材料。
石英坩埚不能与氢氟酸接触,也不能与强碱或碱金属的碳酸盐发生反应,适用于使用K2S2O7、KHSO4等酸性物质作熔剂的样品。石英的熔点为1713℃,也高于钢铁的熔点。
瓷坩埚
以瓷土为主要原料,可耐热约1200度,适用于使用K2S2O7等酸性物质熔融样品,但不适用于使用NaOH、Na2O2、Na2CO3等碱性物质作熔剂熔融样品,也不可与氢氟酸接触。瓷的熔点为1410℃,略低于钢铁的熔点,但仍可承受一定高温。
刚玉坩埚
这种坩埚的主要材料是多孔熔融氧化铝,质地非常结实,又不会轻易熔化,通常用来盛放无水碳酸钠等弱碱性物质作熔剂熔融样品,但不适用于使用Na2O2、NaOH等强碱性物质和酸性物质作熔剂熔融样品。刚玉的熔点为2045℃,是所有坩埚材料中最高的。
这些材料的选择使坩埚能在高温下稳定运作,不仅能够承受熔融物质的高温,还能保持其完整性和性能。
制造坩埚
既然坩埚能承受如此高温,又是如何加工制作出来的呢?其实,坩埚的制作方法有很多种,主要取决于坩埚的材料和大小。
制作小容量(25kg以下)特殊耐火材料坩埚的一种方法是采用砂浆浇注成型法,适用于制作CaO、BeO、ZrO等材质的坩埚。
首先,将高纯氧化物粉料和黏合剂在球磨机中充分研磨混合,制成砂浆。这一步确保原料充分混合,为后续的坩埚制作提供均匀的材料。
将制成的砂浆注入事先制备好的石膏坩埚模型中。这一步是为了去除材料中的水分,之后才能对外观进行修整。
将干燥脱水后的坩埚坯料放入窑炉中,在1000~1200℃进行预烧。此步骤有助于增强坩埚的稳定性和耐高温性。
冷却后,进行修整加工。最后,在高温窑炉中进行高温烧结,温度通常在1700-1800℃之间。这一步使坩埚材料更加致密,确保其在极端条件下的性能。
通过这个砂浆浇注成型法,制得的坩埚具备了所需的特殊材质和性能,适用于各种高温环境下的应用。
压力成型法是用于制作容量在100kg以下的坩埚,例如石墨、镍、瓷等材质的一种方法。首先,将用于制作坩埚的砂料按不同粒度比例混合均匀。这确保了最终的坩埚坯料具备所需的材料特性。
将混合好的材料装入压力成型模具内,并施加压力使其成型。压力成型法分为简单压力成型和等静压成型两种方式。简单压力成型通过上、下压头异向加压,形成坩埚坯料。
而等静压成型则在被施压物的全部表面施加相等的压力,这样就可以最终成型。然后再将坯料中的水分除去,最终用高温烧制成为成品。
以及还有炉内成型法、砌筑法等很多种不同的方式,主要取决于坩埚的材料和大小。坩埚的制作过程都需要经过研磨、混合、成型、干燥、烧结等步骤,才能使坩埚具有高强度、高耐热性和高抗腐蚀性。
免责声明:
本文《什么是“坩埚”,上千度的钢水都无法熔化它,这到底是个啥材料》版权归原作者所有,内容不代表本站立场!
如本文内容影响到您的合法权益(含文章中内容、图片等),请及时联系本站,我们会及时删除处理。
推荐阅读

昆虫保护自己的方法有哪些(快速奔跑)
在自然界的复杂生态系统中,昆虫作为极为庞大的一群,发展出了各式各样的自我保护机制以对抗天敌的威胁。其中,快速奔跑和快速飞行是昆虫界普遍采用的逃避手段。然而,这只是冰山一角,昆虫保护自身的策略远比我们想...
阅读: 945

全世界最聪明的动物是谁(鹦鹉亚历克斯)
在我们对世界的认知中,动物的智慧常常令人惊叹。特别是当我们目睹某些动物展现出超乎想象的能力时,不禁会对它们的智力和情感世界产生深深的好奇。亚历克斯,一只非洲灰鹦鹉,便是这样一个引人入胜的例子,它不仅展...
阅读: 1816

雍正器重的田文镜为何不受乾隆待见(昭示自己与前朝的决裂)
田文镜,在雍正帝时期是一位受到极度宠信的大臣,他的才华、治国理念乃至对雍正帝的忠诚,都是无可置疑的,然而,当权杖交到乾隆帝手中时,田文镜的命运却急转直下,最终不仅失去了权力,甚至失去了性命。这一转变,...
阅读: 2192

古代将军镇守边疆手握大量兵马却很少有人叛乱(综合原因)
在历史长河的流转中,古代将军镇守边疆、手握重兵却很少有人叛乱的现象,始终是一个令人深思的话题。尽管拥有能够威胁中央政权的军事力量,这些将军为何能够保持忠诚,不轻易起兵反叛?其背后的原因复杂多样,涉及儒...
阅读: 295

地球核心被一个古老海底包裹(海底山脉比珠峰高5倍)
地球核心存在很多我们不知道的地方,研究表明,地核可能被一个古老的海底包裹,海底的山脉高度是珠穆朗玛峰的5倍,地球内部的独特结构吸引科学家们不断探索研究。科学家在地球南半球的地下地质图里发现了一个异常结...
阅读: 1783

没出息的男人面相怎么样(鼻梁歪斜)
在相学中,面相能够反映一个人的性格、命运和事业运势。具有鼻梁歪斜、山根塌陷、印堂凹陷、奸门低陷等面相特征的男性往往表现出一些不利于事业和婚姻的倾向,需要我们警惕和避免。1、鼻梁歪斜鼻梁歪斜通常代表着一...
阅读: 2364

年龄越大越有发财命的面相有哪些特征(下巴圆润)
下巴圆润、狮子眉、鸡爪手、眼睛黑亮等。在相学中,这些面相的人不管是女性还是男性,都可能是比较晚才能发达成功的人。1、下巴圆润相学中称下巴为地阁,在整体面相中,下巴的形态与天庭(额头)的宽窄、发际线等因...
阅读: 2812

大器晚成的男人面相有哪些特征(毛发较粗)
在面相学中,一个男人的面相特征可以反映出他的潜质和运势。毛发较粗、地阁方圆饱满、小眼睛、天庭饱满等是大器晚成的特征。1、毛发较粗在相学中,毛发较粗是一个重要的指标之一。一位男性的毛发较粗,通常意味着他...
阅读: 2595

哪4种面相的女人败家无福(耳薄无肉)
耳薄无肉、眼睛小、眉毛逆生、耳朵外翻。在相学中,面相能够反映一个人的性格和命运,这些特征的女人往往存在着一些不利于家庭和财运的特征。1、耳薄无肉在相学中,耳朵的形态不仅能反映一个人的福气多少,还能揭示...
阅读: 2295

5种值得嫁的好男人面相有哪些特征(鼻尖饱满)
5种值得嫁的好男人面相是鼻尖饱满之外,眉头宽平、地阁方圆、天苍丰满、嘴巴大。在相学中,一个男人的面相特征可以反映出他的品质和运势。1、鼻尖饱满在相面学中,鼻尖饱满是一个非常重要的指标之一。一位男性的鼻...
阅读: 896
热门文章
1.十大最大的海洋生物排名,第一是蓝鲸,虎鲸上榜
- 1

- 十大最大的海洋生物排名,第一是蓝鲸,虎鲸上榜
- 2023-07-06
- 1
2.十大最强的老虎排名,老虎女王上榜,第二是食人虎
- 2

- 十大最强的老虎排名,老虎女王上榜,第二是食人虎
- 2023-07-06
- 2
3.世界上十大最危险的鸟类,鹤鸵最凶猛,第三是大长腿
- 3

- 世界上十大最危险的鸟类,鹤鸵最凶猛,第三是大长腿
- 2023-07-06
- 3
4.速度最快的十大海洋生物,最快时速130公里,巨头鲸上榜
- 4

- 速度最快的十大海洋生物,最快时速130公里,巨头鲸上榜
- 2023-07-06
- 4
5.十大聪明鸟类,第一最为聪明,空中霸主排第八
- 5

- 十大聪明鸟类,第一最为聪明,空中霸主排第八
- 2023-07-06
- 5
6.十大最漂亮的鸟,火烈鸟上榜,第八是中国特有的鸟类品种
- 6

- 十大最漂亮的鸟,火烈鸟上榜,第八是中国特有的鸟类品种
- 2023-07-06
- 6
7.十大聪明动物排名,大猩猩排第一,第四可以说话
- 7

- 十大聪明动物排名,大猩猩排第一,第四可以说话
- 2023-07-06
- 7
8.世界上最漂亮的十种老鼠,龙猫原型排第二,第九可以飞
- 8

- 世界上最漂亮的十种老鼠,龙猫原型排第二,第九可以飞
- 2023-07-06
- 8
9.十大著名恐龙,第二最凶猛,第三最聪明
- 9

- 十大著名恐龙,第二最凶猛,第三最聪明
- 2023-07-06
- 9
10.海洋十大危险动物排名,沙岩海葵上榜,第一毒性最强
- 10

- 海洋十大危险动物排名,沙岩海葵上榜,第一毒性最强
- 2023-07-06
- 10
最近更新

比特币走势前瞻:市场情绪转折点捕捉与交易机遇挖掘
2025-10-11

比特币交易中的匿名性与隐私保护探讨
2025-10-11

比特币价格波动下的购买策略调整
2025-10-11

BTC在医疗保健领域的革新应用与潜力探索
2025-10-11

比特币交易流程中的交易策略自动化实现与优化
2025-10-11

比特币怎么挣钱?从入门策略到高阶玩法的深度解析
2025-10-11

深度挖掘:2025年比特币市场的交易趋势
2025-10-11

BTC价格波动预测:基于大数据的分析
2025-10-11

比特币交易策略深度解析:交易策略构建与交易者信息获取的艺术
2025-10-11

比特币投资深度解析:结合加密货币市场情绪指数的智慧决策
2025-10-11
