“坩埚”是什么,为啥上千度的钢水都无法熔化它,到底是个啥材料

“坩埚”是什么,为啥上千度的钢水都无法熔化它,到底是个啥材料

首页休闲益智融化它更新时间:2024-04-29
前言。

在我们凡人的印象中,坩埚这种玩意的存在感很低,只有在科教电视节目中或某些科学课堂上才能碰到它的身影。

但事实上,它对我们的生活影响远远不止这么简单,可以说,没有坩埚的陪伴,人类的工业史将变得面目全非。

即便是在当今高科技时代,例如芯片线路的制造、材料合金的研发等高级领域,坩埚依然是一名不可或缺的劳动者。

那么,究竟是什么样的存在,能让它长久不衰,从古至今坚守在人类工业的第一线呢?

就让我们一起,揭开坩埚这份古老职业的面纱吧!

一、什么是坩埚

坩埚这个东西的发明史非常悠久,可以追溯到大约六千年以前的新石器时代。

当时人类正处于向青铜工具时代过渡的时期,为了更好地开采矿物、冶炼金属,又能将各种零散资源有效地保护在一处,这种小巧实用的东西应运而生。

最开始的坩埚,是人类根据石碗发明而成的。

石碗因为材质厚实,既可以承载少量金属进行熔化工作,又不容易被高温烧坏,十分适合人类使用。

它的结构也相对简单,几乎就是一个玩具碗的模样,这也让它非常容易被古代人工制作出来。

只不过,因为它和我们平时用的饭碗一个样子,所以在历史长河中没能留下什么特别独特的记载,大部分史书对这个东西只字未提。

但其实古人对坩埚的运用非常广泛,它几乎涵盖了人们日常所需的各种各样金属的制作,例如工具的制造、武器的锻造、国家礼仪的实行等等。

比如,中国的青铜器,可以说是世界上最早出现的青铜文明了,而其中的一大步就离不开坩埚的帮助。

青铜以铜和锡为主要原料,两种物质的熔点都比较高,单独用普通的火炉是熔不成的,所以只有靠坩埚的集中高温才能完成它的制造。

而在东西方神话中,坩埚也受到了人们的特别关注,成为一种富有神秘色彩的物品。

古代中国人认为它和神坛、天灵、宝葫芦、华盖酒等物一样,属于凶器级别的物品,最轻大人吃点儿亏,夺回来也会被打得落花流水。

古罗马人则相信,坩埚中蕴含着拯救世界的大秘密,只有能成为“真命天子”的一家之主,才可以打开这个宝箱,寻找到改朝换代的大补丸。

正是由于古人们对它的特殊信仰和程度的重视,所以坩埚才会被浓缩成古代文学、绘画、手工艺品等诸多文化形态之中,成为一种绝对凹造型的艺术品。

自从人类发现火的那一刻起,坩埚就成为人类生产劳作中最重要的一份子,直到如今,无论是在现代化工厂还是传统手工作坊,它都扮演着不可替代的角色。

可以说,坩埚就是一个浓缩了人类智慧、技术和文化的结晶,没有它,就没有今天繁荣昌盛的世界。

二、坩埚的种类

坩埚的种类非常繁多,可以根据不同的要求来进行划分,例如用途、材质、尺寸等等。

但在最基础的层面上,我们可以将坩埚分为两大类:工业坩埚和实验坩埚。

工业坩埚和实验坩埚的作用不同,受到的温度和化学物质的影响也非常不同。

工业坩埚通常承受着几百到上千度的极高温度,有着非常好的耐热性,而它的强度也要比实验坩埚更高。

它主要用来熔炼和制造大量材料,比如炼钢、炼铁、炼铝等大型工程,所以通常体积较大,承载能力也要更强。

而实验坩埚,则是为了满足实验室小试管里的需求。

它的主要功能就是在一定温度范围内,将小量试验物质进行加热、融化、蒸发等物理和化学反应,所以需要具备较高的精度和材料的不会反应。

工业坩埚和实验坩埚的材质也有明显区别。

工业坩埚通常用更耐劈的金属和陶瓷材料制成,而实验坩埚则会用碱土金属、稀土金属、石墨等材料制成,这两种材料耐腐蚀性能更好。

实验坩埚是工业坩埚的基础,它的研制和改进,不仅能为大型工作提供实验数据,还能为工业生产提供先进装备。

另外,由于实验用坩埚体积小、生产批量少,所以在工作面前显得更灵活、更易操作,为科技创新提供了有力支持。

可以说,坩埚的种类繁多,各司其职,为人类的工业和科研提供了无与伦比的支持。

三、坩埚为何难以熔化

从古至今,坩埚一直是人类工业中的重要劳动工具。

从最早的黏土陶瓷坩埚到如今的石墨坩埚、刚玉坩埚等高科技坩埚,它们在承载高温熔融的金属时一直发挥着至关重要的作用。

然而,坩埚为何能够承受如此高温的钢水、铜水等熔融金属而不熔化呢?

首先,坩埚的材质非常重要。

随着科技的发展,坩埚的材质也发生了很大的改变。

最早的坩埚是由粘土制成的,它虽然耐高温,但强度和耐磨损能力都比较差,很容易被破坏。

后来,人们发现,在粘土中加入石墨,可以提高坩埚的耐磨损能力。

石墨坩埚因其高温、高耐磨损能力,成为人们最喜爱的坩埚材料之一。

它的高热导性可以迅速均匀地传热,使得熔融物质充分混合,提高了冶炼合金的效率。

但即便是石墨坩埚,也不是随便一种石墨就可以用来制作的。

坩埚用的石墨,要求纯度极高,少量夹杂物质都会对坩埚的性能产生影响。

通常情况下,只有石墨纯度达到99%以上的石墨才适合制作坩埚。

近些年,随着人们对坩埚性能要求的不断提高,钨坩埚、铂坩埚、陶瓷坩埚等新型坩埚也开始应用于工业生产中。

这些新型坩埚耐高温、耐腐蚀、不易破损,能够在极端工作环境中发挥出更好的性能。

坩埚并不只是一种简单的容器,它的发明和改进,为人类的冶炼工作提供了强大支持。

可以说,没有坩埚,就没有今天先进的冶金技术和高质量的金属材料。

笔者认为。

坩埚从古到今经历了几千年的长途跋涉,曾经是一种非常繁杂而又凶险的存在,如今它只用来进行一些小小的实验。

虽然坩埚已经渐渐离我们的日常生活越来越远,但它和我们的关系却越来越近,可以说,没有它的陪伴,我们就会少了很多物料和便捷的生活方式。

举个例子来说,当下大家都会用手机、电脑等产品,而这些产品的制造离不开坩埚,因为要制作线路板或者散热片等部件,就必须借助坩埚对金属进行高温熔化。

又比如,如今人们离不开出行,而出行的车辆中几乎都包含车轮、车架、发动机等部件,而这些部件的制造离不开坩埚,因为它所承受的温度毫无疑问是最高的。

又比如,在数字化的时代,人们离不开大数据、云计算、物联网等技术,而这些技术的发展离不开芯片技术,而芯片技术的发展又离不开坩埚。

因为要制作芯片,必须对硅、锗等半导体材料进行熔化和晶体生长。

来源于古代的坩埚已经脱胎换骨,变得更加精细和智能,但其作用和重要性却一点都没有衰减。

它安静、努力、默默地工作着,就像一个基层员工,毫无怨言地为人类进步服务。

相信在不久的将来,随着科技的不断发展和进步,它一定会有更加美好的未来。

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