Was passiert, wenn Rhenium zu Niob, Wolfram und Tantal legiert wird?

Rhenium wird Hochtemperatur-Superlegierungen zugesetzt, die zur Herstellung von Triebwerksteilen verwendet werden und 70 % der weltweiten Rheniumproduktion ausmachen. Eine weitere wichtige Anwendung sind Platin-Rhenium-Katalysatoren, die hauptsächlich zur Herstellung von bleifreiem Benzin mit hoher Oktanzahl verwendet werden.

Superlegierungen auf Nickelbasis weisen durch die Zugabe von Rhenium eine verbesserte Kriechbeständigkeit auf. Legierungen enthalten normalerweise 3% oder 6% Rhenium. Legierungen der zweiten Generation enthalten 3%; diese Legierungen wurden in den F-15- und F-16-Triebwerken verwendet, während die neuen monokristallinen Legierungen der dritten Generation 6 % Rhenium enthalten; sie werden in den Triebwerken F-22 und F-35 verwendet. Rhenium wird auch in Superlegierungen wie CMSX-4 (2. Generation) und CMSX-10 (3. Generation) verwendet, die in industriellen Gasturbinentriebwerken wie GE 7FA verwendet werden. Rhenium kann Superlegierungen mikrostrukturell instabil machen und unerwünschte TCP-ähnliche Phasen (topologisch nahe) bilden. In Superlegierungen der 4. und 5. Generation wird Ruthenium verwendet, um diesen Effekt zu vermeiden. Die neuen Superlegierungen sind unter anderem EPM-102 (mit 3% Ru) und TMS-162 (mit 6% Ru) sowie TMS-138 und TMS-174.

Rhenium verbessert die Eigenschaften von Wolfram. Wolfram-Rhenium-Legierungen sind bei niedrigen Temperaturen duktiler, wodurch sie leichter zu bearbeiten sind. Die Stabilität bei hoher Temperatur wird ebenfalls verbessert. Der Effekt nimmt mit der Rheniumkonzentration zu, daher werden Wolframlegierungen mit bis zu 27% Re, der Löslichkeitsgrenze, hergestellt. Der Wolfram-Rhenium-Draht wurde ursprünglich entwickelt, um nach der Rekristallisation einen duktileren Draht zu entwickeln. Dadurch kann der Draht bestimmte Leistungsziele erreichen, einschließlich überlegener Vibrationsbeständigkeit, besserer Duktilität und höherem spezifischen Widerstand. Eine Anwendung für Wolfram-Rhenium-Legierungen sind Röntgenquellen. Der hohe Schmelzpunkt beider Verbindungen sowie die hohe Atommasse machen sie stabil gegen längere elektronische Einwirkungen. Rhenium-Wolfram-Legierungen werden auch als Thermoelemente verwendet, um Temperaturen bis 2200 °C zu messen.

Hohe Temperaturstabilität, niedriger Dampfdruck, gute Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit, Rhenium-Lichtbogenkorrosion zu widerstehen, sind nützlich bei selbstreinigenden elektrischen Kontakten. Insbesondere die beim Schalten auftretende Entladung oxidiert die Kontakte. Re2O7 Rheniumoxid hat eine schlechte Stabilität (sublimiert bis ~ 360 ° C) und wird daher bei der Entladung eliminiert.

Rhenium hat einen hohen Schmelzpunkt und einen niedrigen Dampfdruck, ähnlich wie Tantal und Wolfram. Dadurch weisen die Rheniumfilamente eine höhere Stabilität auf, wenn das Filament nicht unter Vakuum, sondern in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre verwendet wird. Diese Filamente werden häufig in Massenspektrometern, Ionenmessgeräten und fotografischen Lampen verwendet.