کدام عناصر نقطه ذوب بالایی دارند؟
هاسیم
عناصر بالاتر گروه ۸ نقطه ذوب نسبتاً بالایی (آهن: ۱۵۳۸ ° C، روتنیم: ۲۳۳۴ ° C، اسمیم: ۳۰۳۳ ° C) دارند. چون هاسیم بسیار شبیه به آن‌ها پیش بینی شده‌است، پس در دمای اتاق جامد است، اگر چه نقطه ذوب هاسیم دقیقاً محاسبه نشده‌است. هاسیم باید در یک ساختار بلوری بسته شده شش ضلعی متبلور شود که بسیار شبیه به ساختار بلوری اسمیم است. محاسبه شده‌است که ضریب کشسانی حجمی هاسیم فلزی خالص قابل مقایسه با الماس باشد (۴۴۲ گیگاپاسکال). انتظار می‌رود که چگالی هاسیم ۴۰٫۷ formula_1 باشد، که بالاترین چگالی در ۱۱۸ عناصر شناخته شده‌است و تقریباً دو برابر چگالی اسمیم می‌باشد. چگالی چگال‌ترین عنصر موجود در طبیعت (اسمیم) ۲۲/۵۹ formula_1 است. خصلت آروماتیکی
نقطه ذوب برای مشتق‌های بنزن، نسبت به ترکیب‌های آلیفاتیک مشابه، بالاتر است. به نظر می‌رسد در این دسته از ترکیب‌ها به علت شکل‌گیری ساختارهای متقارن‌تر این اتفاق رخ می‌دهد. به طریق مشابه، بنزن‌های دو استخلافی پارا متقارن‌تر از ایزومرهای مشابه اورتو و متا می‌باشند و از این رو در دماهای بالاتری ذوب می‌شوند. نقطه جوش عمدتاً تحت تأثیر قطبت است. برای مثال نقطه جوش دی کلروبنزن از ممان دو قطبی آن‌ها تبعیت می‌کند. پارا- دی بروموبنزن متقارن است و ممان دو قطبی صفر دارد و نقطه جوش کمتری نسبت به متا-دی‌بروموبنزن را داراست. نفاط جوش آنلین و فنول نیز به علت ایجاد پیوندهای هیدروژنی (هرچند مختصر) نسبت به ترکیب‌ها هم وزن خود بالاتر است.
نقاط ذوب عناصر (صفحه اطلاعات)
As quoted at http://www.webelements.com/ from these sources: میان‌فلزی
ترکیبات بین فلزی گروهی وسیع از فلزها هستند که از ترکیب عنصر‌های بین فلزی مختلف به دست می‌آیند مانند آلومیناید نیکل، آلومیناید تیتانیوم، آلومیناید آهن، سیلیکات آهن و سیلیکات‌های دیگر. هر یک از این مواد دارای خواص منحصر بفردی هستند. آلومیناید تیتانیوم دارای وزن سبک وزن بوده ودمای ذوب آن (۳۷۴۰درجهٔ فارنهایت)۲۰۶۰ درجه سانتی گراد است و در دماهای بالاتری نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل می‌تواند کار کند. اما چقرمگی شکست پایین و مقاوت در برابر اکسیداسیون ضعیفی در دماهای بالا دارد. سیلیکات‌های مختلفی به ویژه دی سیلیکات نیوبیوم مورد استفاده در المان‌های حرارتی به صورت بازرگانی از سال‌های گذشته وجود داشته‌اند. سیلیکات آهن(FeSi) تحت نام تجاری Hastalloy Dعرضه می‌شود و در ریخته‌گری‌های دما بال مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقاط ذوب عناصر (صفحه اطلاعات)
As quoted from: آلیاژهای آنتروپی بالا
ترکیب عناصر با ساختارهای FCC- BCC و HCP، آلیاژهای محلول جامد نامنظم با همان ساختار اولیه یا ترکیبی از آن‌ها را به وجود می‌آورد. بالا بودن آنتروپی، اعوجاج شدید شبکه، نفوذ آهسته و اثر کوکتل که به اثرات هسته شهرت دارند، از جمله مهمترین آثار طراحی و ساخت این آلیاژها می‌باشد که باعث ایجاد خواص مطلوبی از جمله استحکام بالا، مقاومت به خوردگی بالا، مقاومت به سایش بالا و قابلیت استفاده در دمای بالا می‌شود. تنزل دمای ذوب
d = اندازه اتمی فروتیتانیوم
فروتیتانیوم 60-70% آلیاژی با نقطه ذوب پایین موردمصرف در فولادسازی می باشد. فروتیتانیوم با استفاده از ضایعات تیتانیوم و آهن، نقطه ذوب حدود 1200 درجه سانتی گراد استحصال می گردد در جایی که تیتانیوم و آهن در دمیای حدود 1650 درجه سانتی گراد ذوب می گردند. این درصد آلیاژ نهایتا باعث انحلال سریع در مذاب می شود. فروتیتانیوم در مقایسه با تیتانیوم خالص دارای مزیت انحلال بهتر، پایینتر بودن نقطه ذوب، چگالی بالاتر و قیمت پایینتر می باشد. تنزل دمای ذوب
تنزل نقطه ذوب مسئله بسیار پراهمیتی برای کاربردهای مربوط به نانوذرات است، زیرا موجب کاهش دامنه عملکردی فاز جامد می‌شود. در حال حاضر نانوذرات در مباحث مربوط به انرژی کاتالیزور، حسگر، کاربردهای دارویی، نوری، مغناطیسی، حرارتی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کابرد نانوذرات برای بیشتر موارد ذکر شده و برای اثر گذاری در دماهای بالا، در زمانی است که نانو ذرات در فاز جامد باشند. ذوب لیزری انتخابی
دستگاه‌های ذوب لیزری انتخابی می‌توانند با فضای کار تا یک متر در راستای محورهای X و Y و تا یک متر در راستای محور Z کار کنند. برخی از موادی که می‌توانند در این فرایند مورد استفاده قرار گیرند شامل سوپر آلیاژهایی بر پایه نیکل، مس، آلومینیوم، فولاد ضدزنگ، تیتانیوم و تنگستن می‌باشند. این فرایند برای تولید قطعات تنگستنی بسیار مفید هستند به دلیل اینکه این فلز دارای نقطه ذوب و انتقال حراراتی بالایی می‌باشد. ابرآلیاژ
در فاز NiAl خالص، اتم‌های آلومینیم در وجوه عمودی کریستال مکعبی قرار دارند و زیر-بعدA را تشکیل می‌دهند. اتم‌های نیکل هم در مراکز وجوه قرار گرفته و زیر-بعدB را تشکیل می‌دهند. زیر بعد A و B از فاز 'γ می‌توانند مقادیر قابل ملاحظه ای از سایر عناصر را در خود حل کنند. عناصر آلیاژی می‌توانند به همین شکل در فاز γ حل شوند. فاز 'γ طی یک سازوکار() غیرمعمول و غیرعادی به نام تسلیم() سختی را تعیین می‌کند. نابجایی‌ها از مکان خود جدا شده و با ایجاد فواصل زیاد در ساختار، باعث ایجاد ناکاملی بلوری() می‌شوند؛ بنابراین استنباط می‌شود که در دمای بالا، انرژی آزاد شده از پیوندهای بین فازی() به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می‌یابد اگر این پیوند بر یک صفحه خاص تکیه داشته باشد که اجازه لغزش را دارا نباشد. به محض حرکت نابجایی‌ها، پیوندهای بین فازی بر صفحات کم انرژی تکیه داده و به دلیل اینکه این صفحات اجازه حرکت ندارند، نابجایی‌ها به شکل مؤثری قفل شده و اجازه تغییرشکل را نمی‌دهند. به وسیلهٔ این سازوکار، تنش تسلیم فاز 'γ در NiAl تا دمای ۱۰۰۰درجه سانتیگراد افزایش یافته و موجب استحکام فوق‌العاده ابرآلیاژ در دماهای بالا می‌شود. فوق سردشناسی
کشف مواد ابررسانا با دمای بحرانی بسیار بالاتر از نقطه جوش نیتروژن مایع، علاقه جدیدی به روش‌های مطمئن و کم هزینه تولید کرایوژنیک دما-بالا فراهم کرده‌است. منظور از اصطلاح «کرایوژنیک دما-بالا» دماهای بالاتر از نقطه جوش نیتروژن مایع یعنی درجه سلسیوس (۷۷٫۳۷ کلوین) می‌باشد. تنگستن
این عنصر آزاد به دلیل قدرت فوق‌العاده آن مورد توجه است، به ویژه اینکه تنگستن با دمای ذوب ۳۴۲۲ درجه سلسیوس بالاترین دمای ذوب را در بین تمام عناصر شناخته شده دارد. همچنین این عنصر بالاترین دمای جوش عناصر را با دمای ۵۵۵۵ درجه سلسیوس به خود اختصاص داده‌است. چگالی آن ۱۹٫۳۰ برابر چگالی آب، در حدود ۱٫۷ برابر چگالی سرب و نزدیک به چگالی اورانیوم و طلا است. جفت‌باز
مولکول‌های جفت شدهٔ دی‌ان‌ای و آران‌ای در دمای اتاق نسبتاً پایدار هستند اما در دمای ذوب دو شاخهٔ نوکلئوتید از هم جدا می‌شوند و این موضوع به طول مولکول، تعداد جفت شدن‌های اشتباه (البته اگر وجود داشته باشد) و تعداد ترکیبات GC دارد. تعداد بیشتر ترکیبات GC باعث بالا رفتن دمای ذوب می‌شود؛ بنابراین، دور از ذهن نیست که بگوییم ژنوم جانوران سخت‌بوم‌زی مانند گرماپای گرمادوست در اصل غنی از GC می‌باشد. از طرفی، محدوده‌هایی از ژنوم که لازم است بارها جدا شوند _به عنوان مثال، محدوده‌های راه انداز رونویسی ژن_ نسبتاً ترکیبات GC کمتری دارند. ترکیبات GC و دمای ذوب باید به هنگام آماده‌سازی مقدمات واکنش‌های PCR اندازه‌گیری شوند. آلیاژ آلومینیم ۲۰۲۴
نقطه ذوب ۵۱۰ (درجه سانتی گراد) ، ۹۵۰ ( درجه فارنهایت ) لحیم‌کاری
استفاده از یک فرمول یوتکتیک در لحیم‌کاری دارای مزایایی است. در این شرایط دمای ذوب و انجماد ماده با هم برابر است و هیچ فازی از نوع پلاستیکی ایجاد نمی‌شود و پایین‌ترین دمای ذوب ممکن را دارد. داشتن کمترین نقطه ذوب ممکن باعث کاهش تنش حرارتی روی قطعات الکترونیکی در هنگام لحیم کاری می‌شود. نداشتن فاز پلاستیکی موجب بهبود ترشوندگی هنگام داغ شدن لحیم، و اتصال سریع‌تر حین سرد شدن آن می‌شود. یک پرکننده غیر یوتکتیک باید هنگام گذر دما از دمای ذوب و انجماد ثابت بماند. هر حرکتی هنگام گذر از فاز پلاستیکی می‌تواند ترک ایجاد کند و اتصالی نامطمئن را نتیجه دهد. ترکیبات رایج قلع و سرب در پایین لیست شده‌اند. عدد سمت چپ درصد قلع و دیگری درصد سرب است: به دلایل زیست‌محیطی و معرفی مقررات جدید، استفاده از لحیم‌های بدون سرب در حال گسترده‌تر شدن هستند. همچنین این نوع لحیم‌ها در لوازمی که ممکن است کودکان با آنها در تماس باشند، این نوع لحیم‌ها توصیه می‌شوند زیرا کودکان کوچک ممکن است آن وسایل را در دهان خود قرار دهند. در کاربردهای فضای باز هم این لحیم‌ها توصیه می‌شوند زیرا باران و سایر عوامل ممکن است باعث حل شدن و ورود آن‌ها به آب‌های زیرزمینی شوند. متأسفانه بیشتر لحیم‌های بدون سرب دارای ساختار یوتکتیک نیستند و در دمای نزدیک به formula_7 (formula_8) ذوب می‌شوند که این خصوصیات ایجاد اتصالات محکم با آن‌ها را دشوارتر می‌کنند. فلزهای دیرگداز
فلزهای دیرگداز به دسته‌ای از فلزها گفته می‌شود که در برابر گرما و سایش بسیار سرسخت‌اند. این عبارت بیشتر در زمینهٔ دانش مواد، فلزشناسی و بحث‌های مهندسی کاربرد دارد. ویژگی‌های لازم برای پیوستن یک عنصر به این گروه متفاوت است اما طبق پذیرفته‌ترین تعریف، پنج عنصر از جدول تناوبی به عنوان فلز دیرگداز شناخته می‌شوند که دوتای آن‌ها عبارتند از نیوبیم و مولیبدن از دورهٔ پنجم جدول و سه تای دیگر عبارتند از: تانتال، تنگستن و رنیوم هرسه از دورهٔ ششم جدول. این پنج عنصر در برخی ویژگی‌ها یکسان اند برای نمونه همگی نقطهٔ ذوب بالای ۲۰۰۰ درجهٔ سانتیگراد دارند، سختی آن‌ها در دمای اتاق بسیار بالا است و همگی چگالی نسبتاً بالایی دارند. داشتن نقطهٔ ذوب بالا در بحث فلزشناسی پودر، یا انتخاب روش مناسب برای ساخت و تولید قطعات فلزی، بسیار با اهمیت است. برای نمونه در گزیدن جنس قالب، فلزهای کار در دمای بالا و واکنش‌های شیمیایی قالب و فضای پیرامون با فلز بسیار اثرگذار است. معمولاً به دلیل دمای ذوب بالا، فلزهای دیرگداز، در برابر خزش از خود پایداری نشان می‌دهند. دستگاه تعیین نقطه ذوب
دستگاه تعیین نقطه ذوب یک ابزار علمی است که برای تعیین نقطه ذوب یک ماده استفاده می‌شود. برخی از انواع دستگاه‌های نقطه ذوب عبارتند از: لوله تیل، دستگاه فیشر-جانز، دستگاه نقطه ذوب گالنکامپ (الکترونیکی) و دستگاه نقطه ذوب خودکار. روبیدیم
روبیدیم فلزی است نرم، شکل‌پذیر و به رنگ نقره‌ای - سفید. این فلز در دمای ۳۹٫۳۱ درجهٔ سانتی گراد (۱۰۲٫۷ فارنهایت) ذوب می‌شود و در ۶۸۸ درجهٔ سانتی گراد به جوش می‌آید. در میان فلزهای قلیایی غیر پرتوزا دومین عنصری است که بیشترین الکترونگاتیوی را دارد. مانند دیگر عناصر گروه خود به شدت با آب وارد واکنش می‌شود، با جیوه تشکیل ملغمه و با طلا، آهن، سزیم، سدیم و پتاسیم می‌تواند تشکیل آلیاژ دهد. با وجود آنکه روبیدیم و لیتیم هر دو در یک گروه جای دارند ولی نمی‌توانند با هم تشکیل آلیاژ دهند. این واکنش‌های روبیدیم اغلب بسیار شدید است و باعث آتش گرفتن (سوختن) گاز هیدروژن آزاد شده می‌شود. حتی گزارش شده‌است که هیدروژن در هوای محیط هم توانسته خود به خود آتش بگیرد و واکنش دهد. انرژی یونیزه شدن هیدروژن بسیار پایین است و تنها می‌باشد. در آزمون شعله هر دو رنگ بنفش بسیار نزدیک به همی را از خود نشان می‌دهند برای همین برای تشخیص این دو از هم حتماً باید از روش‌های طیف‌سنجی بهره جست. دوره (جدول تناوبی)
همه عناصر دوره 7 دارای واپاشی هسته ای هستند. این دوره شامل سنگین ترین عنصری است که پرتوزایی طبییعی دارد: اورانیم. تمام عناصر بعدی در این دوره به طور مصنوعی ساخته شده اند. در حالی که برخی از اینها (به عنوان مثال پلوتونیم) اکنون به مقدار تن در دسترس هستند ، بیشتر آنها بسیار نادر هستند ، فقط در مقادیر میکروگرم یا کمتر تهیه شده اند. برخی از عناصر بعدی فقط در آزمایشگاه ها با مقادیر چند اتم در یک زمان شناسایی شده اند. پلیمرهای بلور مایع
LCPها فوق‌العاده بی اثر هستند. آنها در حضور اکثر مواد شیمیایی در دماهای بالا، از جمله هیدروکربن‌های آروماتیک یا هالوژنه، اسیدهای قوی، بازها، کتون‌ها و سایر مواد واکنش پذیر صنعتی، در برابر تنش ترک‌خوردگی مقاومت می‌کنند. پایداریهیدرولیتیک این پلیمرها در آب در دمای جوش عالی است. محیط‌هایی که پلیمر را خراب می‌کند عبارتند از بخار با دمای بالا، اسید سولفوریک غلیظ و مواد سوزاننده در حال جوش است. لیتیم
فلز لیتیم آنقدر نرم است که با چاقو بریده شود. هنگامی که بریده شد یک سطح نقره‌ای-سفید از آن دیده می‌شود. این رویه خیلی زود اکسید می‌شود و به رنگ خاکستری در می‌آید. لیتیم دارای یکی از پایین‌ترین نقطهٔ ذوب‌ها () در میان همهٔ فلزها است در حالی که در میان فلزهای قلیایی، بالاترین نقطهٔ ذوب و جوش را دارد. فشار بخار
تصعید و تبخیر از همان ماده، همانند اجزای موجود در مخلوط‌ها، دارای ضرایب آنتوان جداگانه هستند. هر پارامتر تنظیم شده برای یک ترکیب خاص فقط در محدوده دمایی مشخص قابل اجرا است. به‌طور کلی، دامنه‌های دما برای حفظ دقت معادله تا حد ۸–۱۰ درصد انتخاب می‌شوند. برای بسیاری از مواد فرار، چندین مجموعه پارامتر مختلف موجود است و برای دامنه‌های مختلف دما استفاده می‌شود. معادله آنتوان در هنگام استفاده از نقطه ذوب یک ترکیب تا دمای بحرانی آن، از دقت کمی برخوردار است. به دلیل محدودیت دستگاهی که برای ایجاد مقادیر پارامترهای آنتوان استفاده می‌شود، هنگامی که فشار بخار زیر 10 Torr باشد، دقت نیز ضعیف است. نقطه اشتعال
نقطهٔ اشتعال یا درخش پایین‌ترین درجهٔ دمایی است که در آن از ماده، بخاری قابل احتراق ساطع می‌شود. اندازه‌گیری نقطهٔ اشتعال نیازمند یک منبع احتراق است. با خارج کردن منبع احتراق از محل، بخار یادشده آتش نخواهد گرفت. نقطهٔ احتراق نیز پایین‌ترین دمایی است که در آن از ماده بخاری قابل احتراق ساطع می‌شود و حداقل برای پنج ثانیه می‌سوزد. ذوب آلومینیوم
کاتد: کاتدهای کربنی اساساً از آنتراسیت، گرافیت و کک نفتی ساخته می‌شوند که قبل از استفاده به عنوان کاتد، فشرده شده و در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد داخل کوره پخته و کلسینه می‌شوند. مصالح کاتدها با قطران زغال سنگ مخلوط شده سپس پرس می‌گردند و پخته می‌شوند. کاتد کربنی باید دارای استحکام کافی، هدایت الکتریکی خوب و مقاومت بالا در برابر سایش و نفوذ سدیم باشد. کاتدهای آنتراسیت دارای مقاومت بیشتر در برابر سایش و خزش کمتری نسبت به کاتدهای گرافیتی و کک نفتی گرافیتی شده می‌باشد. در عوض، کاتدهای متراکم با نسبت‌های گرافیت بیشتر، هدایت الکتریکی بالاتر، مصرف انرژی پایین‌تر، و ورم‌کردگی کمتر به علت نفوذ سدیم دارند. از نتایج ورم‌کردگی کاتدها، خوردگی غیر یکنواخت و سریع بلوک کاتد می‌باشد. فولاد کربنی
فولادهای با کشش بالا، درصد کربن کم و یا متوسطی دارند که عناصر آلیاژی مضاعفی دارند تا خواص مقاومت کششی و مقاومت به سایش آن را افزایش دهند. این عناصر آلیاژی شامل کروم، مولیبدن، سیلیسیم، منگنز، نیکل و وانادیم می‌شود. همچنین درصد مجاز ناخالصی‌هایی مانند فسفر و گوگرد محدود شده و اجازه ندارد تا از حد مجاز، تجاوز کند. چند دسته از این نوع فولاد عبارت‌اند از: لوله پر از گاز
در موارد خاص (مثلاً کلیدهای فشار قوی)، گازهایی با خواص دی الکتریک خوب و ولتاژهای شکست بسیار بالا مورد نیاز است. عناصر بسیار الکترونگاتیو ، به عنوان مثال، هالوژن ها ، مورد نیاز هستند زیرا آنها به سرعت با یون های موجود در کانال تخلیه، دوباره ترکیب می شوند. یکی از محبوب ترین گزینه ها هگزا فلوراید گوگرد است که در کاربردهای خاص ولتاژ بالا استفاده می شود. گزینه های رایج دیگر نیتروژن خشک و هالوکربن ها هستند. فرآوری سرب
سرب معمولاً در کوره بلند ذوب می‌شود و از زینتر سرب تولید شده در فرایند پخت و کک برای تأمین منبع گرما استفاده می‌شود. با ذوب شدن، چندین لایه در کوره تشکیل می‌شود. ترکیبی از سرب مذاب و سرباره در انتهای کوره فرومی‌رود، با لایه‌ای از سبک‌ترین عناصر به نام speiss، از جمله آرسنیک و آنتیموان شناور در بالای مواد مذاب. شمش‌های خام و لایه‌های سرباره سرب از «جلو کوره» خارج می‌شوند و به «پیشگاه» می‌ریزند، جایی که دو جریان از هم جدا می‌شوند. جریان سرباره سرب، حاوی بیشتر عناصر «شار» اضافه شده به دستگاه تف جوشی (عمدتاً سیلیس، سنگ آهک، آهن و روی) می‌تواند دور انداخته شود یا برای بازیابی روی موجود، فرآوری شود. تصعید
بسیاری از بُن‌پارها و چندساخت‌های شیمیایی در فشار معمولی (هنجارمند) و در دماهای گوناگون در یکی از سه حالت جامد، آبگون یا گاز یافت می‌شوند؛ هم‌چنین گذرش از جامدی به گازی بیش‌تر همراه با گذرش به حالت میانی آبگونگی است (فشار در این‌جا فشار پاری ماده است و نه فشار سامانه (برای نمونه فشار هواسپهری)). از همین روی، بیش‌تر جامدهایی که دارای فشاری بالا باشند در دمایی ویژه می‌توانند از جامد به گاز بگذرند. برخی بن‌پارها مانند کربن و آرسنیک دارای فشار نقطهٔ سه‌تایی بسیار بالایی هستند و آبگون‌هان آن‌ها کم‌تر یافت می‌شوند. از این روی، فرازش برای این بن‌پارها بیش‌تر از بخارش روی می‌دهد. سرامیک‌های فوق دما بالا
بیشتر تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته متمرکز بر بهبود عملکرد دو ترکیب امیدوار کننده ZrB و HfB بوده که توسط Manlabs توسعه یافته اند، اگرچه کار قابل توجهی در توصیف نیتریدها، اکسیدها و کاربیدهای عناصر گروه چهار و پنج ادامه داشته است. در مقایسه با کاربیدها و نیتریدها، دیبوریدها رسانایی گرمایی بالاتری دارند اما نقاط ذوب کمتری دارند، معامله‌ای که به آن‌ها مقاومت در برابر شوک حرارتی خوبی می بخشد و آن‌ها را برای بسیاری از کاربردهای حرارتی در دمای بالا ایده‌آل می کند. با وجود نقاط ذوب بالای سرامیک‌های فوق دما بالای خالص، به دلیل حساسیت زیاد به اکسیداسیون در دمای بالا، برای بسیاری از کاربردهای نسوز نامناسب هستند. نقطه ذوب
codice_1 تنزل دمای ذوب
تنزل و کساد در نقطه ذوب در نانو سیم‌ها، نانو لوله‌ها و ذرات نانو مشهود است که همگی در دمای پایین‌تر از حجم بالاتری از همان ماده ذوب می‌شوند. تغییرات در نقطه ذوب مواد در مقیاس نانو، به این دلیل رخ می‌دهد که مواد دراین مقیاس، نسبت سطح به حجم، بسیار پایین از از حالتی است که مواد در حالت توده‌ای باشند. نسبت سطح به حجم متفاوت، خود موجب ایجاد تغییر قابل توجه در خواص ترمودینامیکی و حرارتی مواد در مقیاس نانو می‌شود. تنگستن
از آنجا که تنگستن عنصری است که استحکام خود را در دماهای بالا حفظ می‌کند و دارای نقطه ذوب بالاست، در بسیاری از برنامه‌هایی که درجه حرارت بالا ست کاربرد دارد، از قبیل لامپ، لامپ اشعه کاتد، و رشته‌های درون لوله خلاء، المنت حرارتی، ونازل موتور موشکها. نقطه ذوب بالای آن همچنین موجب شده تا تنگستن برای پروژه‌های هوا - فضا و دمای بالا مناسب باشد، مانند برق، حرارت، و برنامه‌های کاربردی جوشکاری، به ویژه در فرایند جوشکاری آرگون (جوشکاری (TIG) نیز نامیده می‌شود). با توجه به خواص رسانایی و بی‌اثری شیمیایی نسبی، از تنگستن در الکترودها نیز استفاده می‌شود، و در نوکهای انتشاردهنده (امیتر) در ابزارهای پرتو الکترونی، مانند میکروسکوپ الکترونی بکار می‌رود. در الکترونیک، تنگستن را به عنوان ماده اتصال درتراشهها (IC)، بین سیلیکون دی‌اکسید دی الکتریک مواد و ترانزیستور بکار می‌برند. در لایه‌های نازک فلزی که جایگزین سیم کشی بکار رفته در الکترونیک معمولی شده، یک پوشش از تنگستن (یا مولیبدن) بر روی سیلیکون استفاده می‌شود. ساختار الکترونیکی تنگستن آن را به یکی از مواد اصلی برای اهداف اشعه X تبدیل کرده‌است، از دیگر کاربردهای آن محافظت در برابر پرتوهای با انرژی بالا (مانند صنعت پرتو درمانی برای محافظ نمونه رادیواکتیو FDG) است. پودر تنگستن به عنوان مواد پرکننده در کامپوزیت‌های پلاستیکی، که به عنوان یک جایگزین غیر سمی سرب در گلوله، ساچمه، و سپر تابشی بکار می‌رود. چون انبساط حرارتی این عنصر شبیه شیشه بوروسیلیکات است، از آن در ساخت عایق‌های شیشه به فلز استفاده می‌شود. سرمت (ماده)
فاز چسبانندهٔ فلزی می‌تواند از عناصر گوناگونی تشکیل شود، به صورت تنها یا به صورت ترکیبی، مانند نیکل، کبالت، آهن، کروم، مولیبدن و تنگستن؛ همچنین می‌تواند شامل دیگر فلزات نیز مانند فولاد زنگ نزن، سوپر آلیاژها، تیتانیم، زیرکونیوم یا بعضی از آلیاژهای با نقطه ذوب پائین مس یا آلومینیوم نیز باشد. حجم کل فاز چسباننده تماماً به خواص مورد نظر و استفاده نهایی مورد نظر از ماده بستگی دارد. این حجم می‌تواند از ۱۵ تا ۸۵ درصد باشد، اما برای کاربردهای ابزار برش، به‌طورکلی، کمتر از نصف از مقدار کل نگهداشته می‌شود (برای مثال ۱۰ تا ۱۵ درصد از درصد وزنی) اتصال (پیوند) فلزی برای هر سرمت به منظور رسیدن به ساختار و خواص مورد نظر برای کاربردی خاص،انتخاب می‌شود. گروه فلزات آهنی و آلیاژهای آن‌ها در طبقهٔ فلزات سخت کاربید تنگستن سمانته شده غالب هستند؛ نیکل و به میزان کمتر کبالت و آهن ترکیبات مطلوب را برای سختی بالا و چکش خواری خوب دارا می‌باشند. فلز رز
فلز رز از ۵۰ درصد بیسموت، ۲۵ تا ۲۸ درصد سرب و ۲۲ تا ۲۵ درصد قلع تشکیل شده‌است. نقطه ذوب آن بین . این آلیاژ در هنگام انجماد به‌طور قابل ملاحظه ای منقبض یا منبسط نمی‌شود، این ویژگی تابعی از درصد بیسموت آن است. نقاط بحرانی عناصر (صفحه اطلاعات)
« "منابع اطلاعاتی عناصر شیمیایی" David R. Lide (ed)، "CRC Handbook of Chemistry and Physics، ۸۵th Edition"، online version. CRC Press. Boca Raton، Florida، ۲۰۰۳; Section ۶، Fluid Properties; Critical Constants. Also agrees with Celsius values from Section ۴: Properties of the Elements and Inorganic Compounds، Melting، Boiling، Triple، and Critical Point Temperatures of the Elements هلیوم
هلیوم یک گاز سبک، بی‌بو، بی‌رنگ، بی اثر، بدون سمیت و تک هسته‌ای است که می‌تواند مولکول‌های دواتمی ضعیف و در دمای نزدیک به صفر مطلق ایجاد کند. هلیوم کمترین نقطه ذوب را در بین عناصر دارد و نقطه جوش آن نزدیک به صفر مطلق و گرانرویش ۲۵ میکروپواز (آب = ۱۰ هزار) است. برخلاف هر عنصر دیگر، هلیوم جامد نمی‌شود اما تحت فشارهای معمولی به صورت مایع تا صفر مطلق باقی می‌ماند. پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا
پیوند ضعیف بین مولکول‌های الفین به تحریکات حرارتی موضعی اجازه می‌دهد تا نظم کریستالی یک زنجیره معین را تکه تکه بر هم بزنند و مقاومت حرارتی بسیار ضعیف‌تری نسبت به سایر الیاف با استحکام بالا به آن بدهند. نقطه ذوب آن در حدود ، و طبق DSM، استفاده از الیاف UHMWPE در دماهای بیش از برای مدت زمان طولانی. در دمای زیر شکننده می شود . فرانسیم
به علت نایابی و ناپایداری امکان جدا کردن اتم‌های فرانسیم به حدی که قابل اندازه‌گیری باشند نیست به همین دلیل برای تعیین خواص آن بیشتر بر روی مکان آن در جدول تناوبی تکیه می‌کنند. فرانسیم با نام اکا-سزیم هم شناخته می‌شود؛ از این رو و موقعیت آن در جدول تناوبی امروز پیش‌بینی می‌شود که خواص آن بسیار شبیه سزیم باشد. فرانسیم عنصری سنگین، با تنها یک الکترون ظرفیت است؛ که بیشترین وزن اکی‌والان را میان تمام عناصر طبیعی را به این عنصر اختصاص می‌دهد. فرانسیم مایع -در صورت تشکیل- در دمای ذوبش تنش سطحی برابر ۰٫۰۵۰۹۲ نیوتن بر متر خواهد داشت. دمای ذوب فرانسیم، هرچند، به علت ناپایداری و پرتوزایی آن، به‌طور دقیق مشخص نیست؛ ولی نزدیک به ۸ درجه سانتی‌گراد تخمین‌زده شده‌است؛ هرچند ارقام دیگری هم برای دمای ذوبش مطرح شده؛ برای مثال، بر اساس روش مندلیف؛ دمای ذوب آن باید حدود ۱٫۵±۲۰ درجه باشد. نقطه جوش آن نیز به‌طور دقیق مشخص نیست؛ تخمین‌های اولیه دما را نزدیک به ۶۲۰ درجه، پیش‌بینی می‌کردند؛ پیش‌بینی دیگری عدد ۵۹۸، را پیشنهاد می‌داد و بر اساس روش مندلیف، به عدد ۶۴۰ می‌رسید. چگالی فرانسیم، نزدیک به ۲٫۴۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌باشد. تنزل دمای ذوب
نسبت سطح به حجم ذرات نانو بسیار بیشتر از مواد در حالت توده‌ای است. افزایش نسبت سطح به حجم باعث می‌شود که اتم‌های سطح تأثیر بسیار بیشتری بر روی خصوصیات شیمیایی و فیزیکی یک نانو ذره داشته باشند. اتم‌های سطح در فاز جامد با انرژی کمتری متصل می‌شوند زیرا نسبت به اتم‌های عمده ماده، تعداد کمتری از اتم‌های همسایه در کنار آن‌ها جای می‌گیرند. هر پیوند شیمیایی که یک اتم با یک اتم همسایه به اشتارک می‌گذارد، تامین کننده انرژی انسجام ماده است؛ بنابراین اتم‌های دارای پیوند یا تعداد همسایه کمتر دارای انرژی انسجام کمتری هستند. انرژی انسجام نانو ذره از نظر تئوری به عنوان تابعی از اندازه ذرات طبق معادله ۱ محاسبه می‌شود. انواع فولادهای زنگ‌نزن
در محیط‌هایی که نیازمند مقاومت به خوردگی بیشتر از گرید ۳۰۴ هستند از گرید ۳۱۶ استفاده می‌شود. این گرید همانند ۳۰۴ آستنیتی و نگیر است، و با عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیست. عنصر کربن حداکثر ۰٫۰۸ درصد باید باشد و نیکل مقداری بیشتر از ۳۰۴ است. تفاوت شاخص میان ۳۰۴ و ۳۱۶ عنصر مولیبدن است که حداکثر ۳٪ به ۳۱۶ افزوده می‌شود. مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی این گرید را در برابر مواد خورنده شیمیایی، محلول‌ها و مخصوصاً در برابر کلریدها بیشتر می‌کند. مولیبدن یکی از قویترین عناصر آلیاژی جهت جلوگیری از خوردگی است. با وجود مولیبدن، می‌توان این گرید را در محیط‌های در معرض نمک‌های سدیم و کلسیم، محلول‌های هیپوکلریتی، اسیدهای فسفری، و محلول و اسیدهای سولفیدی استفاده کرد. همچنین تجهیزات مورد نیاز در اتاق عمل و جراحی از این آلیاژ تولید می‌شود. در مصارف دریایی نیز از این آلیاژ استفاده می‌شود، بغیر از پیچ و مهره‌هایی که نیاز به مقاومند به سایش دارند. جمع‌شوندگی و تاب برداشتن
جمع‌شوندگی قطعات ماده پرسی تولید شده در هنگام پردازش اندازه‌گیری دمای و در دمای محیط می‌تواند تا ۲۰ درصد حجمی باشد. مواد کریستالی و نیمه کریستالی به ویژه مستعد انقباض حرارتی هستند؛ مواد آمورف میل به انقباض کمتر دارند. هنگامی که مواد کریستالی زیر دمای گذار آنها خنک می‌شوند، مولکول‌ها خود را با شیوه ای منظم تر مرتب می‌کنند و کریستال‌ها را تشکیل می‌دهند. از طرف دیگر ساختار ساختار مواد آمورف با تغییر فاز تغییر نمی‌کند. این تفاوت منجر به مواد بلوری و نیمه کریستالی می‌شود که اختلاف بیشتری در حجم مخصوص (formula_1) بین فاز مذاب آنها و فاز جامد (کریستالی) دارند. این در شکل ۱ نشان داده شده‌است. ما می‌خواهیم به این نکته اشاره کنیم که نرخ خنک‌سازی نیز بر خنک کننده سریع pvT مواد کریستالی و نیمه کریستالی تأثیر می‌گذارد. ذوب
ذوب یا گُدازِش در فیزیک به فرایند تبدیل جامد به مایع در اثر گرما می‌گویند. بسیاری از جامدها در دمای معینی به مایع تبدیل می‌شوند این دما را دمای ذوب یا نقطه ذوب می‌گویند. برای نمونه یخ در دمای بالای صفر درجه سلسیوس ذوب می‌شود. حالت قرینه ذوب، انجماد است که تغییر حالت مایع به جامد را شامل می‌شود. باریم
باریم عنصر شیمیایی با نشانهٔ شیمیایی Ba، عدد اتمی ۵۶، جرم اتمی نسبی ۱۳۷/۳۴، هفت ایزوتوپ پایدار دارد. چگالی نسبی ۳/۷۸، نقطه ذوب ۷۱۰ درجه سانتیگراد، نقطهٔ جوش ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد. فلزی است سفید رنگ با جلای نقره‌ای. از فلزات قلیایی خاکی (در گروه IIA و تناوب پنجم جای دارد)، دوظرفیتی و در طبیعت بیشتر به صورت باریت و بریات کربنات وجود دارد. با آب، آمونیاک و هالوژن بسیار واکنش پذیر است و با بسیاری از اسیدها واکنش می‌دهد. در سال ۱۸۰۸ توسط دیوی شناخته شد> با شعله سبزرنگی می‌سوزد. برخی از نمک‌های باریم سمی اند نام آن از واژهٔ یونانی bary یا barus به معنای سنگین گرفته شده‌است. ترکیب‌های کانی آن شبیه کلسیم است.در فیلمان نمایشگر VFD (البته به صورت اکسید) و لامپ خلاء برای انتشار بهتر الکترون. مولیبدن
مولیبدن از نقطه ذوب بسیار بالایی برخوردار است بنابراین به صورت پودر خاکستری تولید و فروخته می‌شود. بسیاری از اقلام مولیبدن از طریق فشرده‌سازی پودر در فشار بسیار بالا تشکیل می‌شوند. بیشتر مولیبدن برای ساخت آلیاژ استفاده می‌شود. در آلیاژهای فولادی برای افزایش مقاومت، سختی، رسانایی الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایش استفاده می‌شود. این آلیاژهای فولاد-مولی در قطعات موتور استفاده می‌شوند. از آلیاژهای دیگر در مته‌ها و تیغ اره استفاده می‌شود. حدود ۸۶٪ از مولیبدن تولید شده در متالورژی و بقیه در مصارف شیمیایی استفاده می‌شود. برآورد استفاده جهانی از آن به این صورت است: فولاد ساختمانی ۳۵٪، فولاد زنگ نزن ۲۵٪، مواد شیمیایی ۱۴٪، فولاد ابزار و تندبر ۹٪، چدن ۶٪، فلز مولیبدن خالص ۶٪ و ابرآلیاژها ۵٪. سرامیک‌های فوق دما بالا
در مقایسه با سرامیک‌های پایه کاربید و نیترید، سرامیک‌های فوق دما بالای پایه دی‌برید رسانایی گرمایی بالاتری دارند. مقاومت در برابر شوک حرارتی HfB و ZrB توسط ManLabs بررسی شد و مشخص شد که این مواد در ضرایب درجه حرارت شکست SiC  شکست نمی‌خورند. در واقع مشخص شد که سیلندرهای توخالی با اعمال درجه حرارت شعاعی ترک نمی‌خوردند بدون اینکه ابتدا سطح داخلی آن‌ها بریده شود. سرامیک‌های فوق دما بالا به طور کلی ضرایب انبساط حرارتی در محدوده k-1 6-10 × 8.3 – 5.9  از خود نشان می‌دهند. ثبات ساختاری و حرارتی ZrB و HfB از اشغال سطوح پیوندی و ضد پیوندی در ساختارهای شش ضلعی MB2 با ورق‌های شش ضلعی متناوب از اتم‌های فلز و بورید، ناشی می شود. در چنین ساختارهایی، مرزهای اصلی جایگاه‌های الکترونی، اوربیتال‌های پیوندی و ضد پیوندی حاصل از اتصال بین اوربیتالهای بور 2p و اوربیتال‌های فلزی d هستند. شواهد تجربی نشان می‌دهد که در حین حرکت در یک دوره فلزات واسطه، آنتالپی تشکیل سرامیک MB2 افزایش می یابد و  در Ti ،Zr و Hf به اوج می‌رسد. در نتیجه، آنتالپی تشکیل چندین سرامیک فوق دما بالای مهم به شرح زیر است: دی‌برید زیرکونیم
دی‌برید زیرکونیوم (ZrB) یک ماده سرامیکی دیرگداز با کوالانت بالا با یک ساختار کریستالی هگزاگونال است. ZrB یک سرامیک فوق دمای بالا (UHTC) با نقطه ذوب 3246 درجه سانتی­‌گراد است. این در کنار چگالی نسبتا پایین‌اش تقریبا معادل  ۶/۰۹ گرم بر سانتی متر مکعب و استحکام دمای بالای خوبش این ماده را به کاندیدایی برای کاربرد­های فضایی دمای بالا مثل سیستم های پروازی فراصوت و سیستم های انفجار موشک بدل کرده است. این ماده یک سرامیک معمول است و دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی نسبتا بالا می‌­باشد، خواصی که با دی‌برید تیتانیوم ایزوساختار و دی‌برید هافمیوم به اشتراک می­‌گذارد. عناصر کمیاب زمین
این عنصرها (به جز پرومتیم و عنصرهای پرتوزا) برخلاف نامشان در زمین بسیار فراوان‌اند. برای نمونه سریم بیست‌وپنجمین عنصر فراوان است که غلظت آن و برابر مس است. این عنصرها به دلیل ویژگی‌های زمین‌شیمی در زمین بسیار پراکنده‌اند و در یک جا به اندازهٔ کافی متمرکز نیستند. در نتیجه جستجو و بهره‌برداری از آن‌ها بسیار پرهزینه است. رسوب‌هایی از آن‌ها که بهره‌برداری از آن اقتصادی باشد را کانی خاک کمیاب می‌نامند. نخستین کانی شناسایی شده از این عنصرها گادولینیت نام دارد که یک ترکیب شیمیایی از سریوم، ایتریم، آهن، سیلیسیم و دیگر عنصرها است. این کانی از یک معدن در روستای ایتربی در سوئد به دست آمده است (نگاه کنید به کارل اکسل آرنیوس). چندین عنصر خاکی کمیاب نامشان را از این منطقه وام گرفته‌اند. سیستم یوتکتیک
دمای ذوب یک مخلوط، شامل دو یا تعداد بیشتری از جامدات، همانند آلیاژ، به نسبت اعضایشان بستگی دارد. یک یوتکتیک یا ترکیب یوتکتیک ترکیب درصدی است که در آن دمای ذوب به کمترین مقدار خود می‌رسد. علاوه بر آن تمامی اجزا – در محلول ذوب شده – در این دما، به‌طور هم‌زمان شروع به کریستال شدن می‌کنند. این پدیده، یعنی شکل گرفتن هم‌زمان کریستال‌ها در یک مخلوط یوتکتیک، واکنش یوتکتیک، دمایی که این پدیده در آن دما اتفاق می‌افتد دمای یوتکتیک و ترکیب درصد در دمای یوتکتیک، نقطه یوتکتیک نامیده می‌شود. سختکاری سطحی با لیزر
در عملیات سطحی به روش ترموشیمیک ، سرعت دیفوزیون به نوع عناصر نفوذ کننده مانند ازت ، کربن، کروم ، نیکل و غیره و نیز دمای عملی بستگی دارد. در جریان این عملیات سطحی ، اجبار، تمام حجم قطعه گرم و سرد می شود. تأثیر گرم و سرد کردن های قطعه، همراه با تغییرات حجم ناشی از نفوذ عناصر آلیاژی ، موجب پیچش و تغییر أبعاد قلعه می شود. سرعت نفوذ را می توان با افزایش دمای تمام حجم قطعه بالا برد ، ولی در استفاده از اشعه لیزر می توان دمای سطح را افزایش داده و حتی یک لایه نازک سطحی را ذوب کرد، بدون آنکه تمام حجم قطعه گرم شود. افزودن عناصر آلیاژی ، به این لایه ذوب شده و می تواند موجب نفوذ سریع آنها به درون قطعه شود. تنوع عناصری که می توانند در این روش سریع و به آسانی به سطح ذوب شده اضافه شوند. مزیت مهم دیگر کاربرد پرتو لیزر می باشد. در جدول زیر، به عنوان مثال ، نوع و در صد بعضی از عناصر آلیاژی قابل افزودن به سطح قطعات ، توسط اشعه لیزر که تاکنون مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته‌اند . آمده است: به این ترتیب ، با استفاده از قابلیت های پرتو لیزر، می توان قطعات را از چدن با فولاد ارزان ، با عملیات ماشینکاری ، تهیه کرده و سپس آنها را در سطح ، یا در بعضی از مواضع مورد نظر . آلیاژی کرد. این عملیات ، بدون نیاز به گرم کردن تمام حجم قلعه ، می تواند انجام گیرد.باید توجه داشت که قطعات فولادی ، از نظر قابلیت جذب پرتو مادون قرمز و زیر مادون قرمز خوب نمی‌باشند. از این نظر ، سطح صیقل شده آهن خالص، دارای قابلیت جذبی در حدود ۴ درصد، در دمای محیط ، است. یک سطح ساچمه کاری شده چدنی ، دارای قابلیت جذبی در حدود ۲۵ درصد می باشد. این قابلیت جذب، در ۸۰۰ درجه سانتیگراد به حدود ۴۰ درصد می رسد. تشکیل اکسیدها در روی سطح قطعات فولادی میتواند قابلیت جذب را افزایش دهد، ولی برای استفاده مزتر از پرتو لیزر، لازم است سطح قطعه توسط ماده ای با قابلیت جذب بالا پوشش داده شود. بدین منظور، پوشش های شیمیائی از قبیل فسفات منگنز، رنگ های گرافیت ، سیلیس و کربن با موفقیت مورد استفاده قرارگرفته اند. بعضی از این مواد ممکن است در جریان گرم کردن سوخته و از محیط عمل خارج شوند و از بعضی مواد دیگر نیز خاکستری باقی بماند. قابلیت جذب این پوشش ها، در ابتدای گرم کردن تا حدود ۹۰ درصد بوده و در ادامه عملیات نیز همواره قابلیت جذب آنها ، از قطعه بدون پوشش، بالاتر است. سرامیک‌های فوق دما بالا
در حالی که سرامیک‌های فوق دما بالا دارای خواص حرارتی و مکانیکی مطلوبی هستند، در دمای بالا حساس به اکسیداسیون هستند. اجزای فلزات به گازهایی مانند CO یا NO  اکسید می‌شوند که در دماهای بالا به سرعت از دست می‌روند و این در حالی است که سرامیک های فوق دما بالا در این دماها بیشترین کاربرد را دارند. برای مثال، بور به راحتی اکسید می شود و به BO تبدیل می شود که در دمای 490 درجه سانتیگراد به مایع تبدیل می‌شود و دمای بالای 1100 درجه سانتی گراد بخار می‌شود. علاوه بر این ، شکنندگی این مواد آن‌ها را به مواد مهندسی ضعیفی تبدیل می‌کند. هدف تحقیقات فعلی افزایش سختی و مقاومت در برابر اکسیداسیون به‌ویسله کاوش درباره کامپوزیت‌هایی با سیلیسیم کاربید، ترکیب الیاف و افزودن هگزابوریدهای خاکی کمیاب مانند هگزابورید لانتانیم (LaB) است. مشخص شده است که مقاومت اکسیداتیو HfB و ZrB با افزودن 30 درصد وزنی سیلیسیم کاربید و به دلیل تشکیل یک لایه محافظ سطح شیشه‌ای بر اثر اعمال دمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد به همراه SiO، بسیار افزایش می یابد. ریخته‌گری در قالب گچی
مهمترین عیب این فرایند این است که فقط با مواد غیر آهنی مانند ذوب آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای روی و بعضاً مس می‌توان از آن استفاده کرد. متداول‌ترین مواد آلومینیوم است. حداکثر دمای کار گچ ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد (۲۲۰۰ درجه فارنهایت) است، بنابراین مواد دمای ذوب بالاتر قالب گچ را ذوب می‌کنند. همچنین گوگرد موجود در گچ با آهن واکنش می‌دهد و آن را برای ریخته‌گری مواد آهنی نامناسب می‌کند. مولیبدن
گاهی به علت چگالی کمتر و قیمت پایدارتر، از مولیبدن به جای تنگستن استفاده می‌شود. به عنوان مثال، سری 'M' از فولادهای تندبر مانند M2، M4 و M42 جایگزینی برای فولاد حاوی تنگستن سری 'T' است. از مولیبدن همچنین می‌توان به عنوان یک پوشش مقاوم در برابر شعله برای سایر فلزات استفاده کرد. اگرچه نقطه ذوب آن ۲۶۲۳ درجه سلسیوس است، اما مولیبدن در دمای بالاتر از ۷۶۰ درجه سلسیوس به سرعت اکسید می‌شود و برای استفاده در محیط‌های خلا مناسب تر است. کربونیترید تیتانیوم
به دلیل ترکیب منحصر به فرد و خواص برجسته خود مانند: نقطه ذوب بالا، سختی بالا آن (۳۰۰۰ Hv – سختی ویکرز)، ثبات حرارتی تا ۴۰۰ سانتی گراد و مقاومت در برابر سایش خوب، پایداری حرارتی و شیمیایی خوب، خواص الکتریکی و هدایت حرارتی عالی، ظاهری درخشان و یکی از خواص مهم گسترده بودن ترکیب شیمیایی برای پایداری فازهای آن مورد توجه قراردارد. زیست‌تجزیه پذیری
در عمل، تقریباً تمام ترکیبات و مواد شیمیایی تحت تجزیهٔ زیستی قرار می‌گیرند ولی مهم سرعت نسبی چنین فرایندهایی است: نور، آب و اکسیژن از عوامل اصلی سرعت تجزیه هستند. علاوه بر این عوامل دما نیز مهم است زیرا فعالیت واکنش‌های شیمیایی در دماهای بالاتر سریع تر می‌باشد. ترکیبات قبل از تجزیه توسط ارگانیسم‌ها، باید به صورت محلول درآیند. عنصر شیمیایی
تمام عناصر دارای عدد اتمی ۱ تا ۴۰ پایدارند. عناصر دارای اعداد اتمی ۴۱ تا ۸۲ به جز تکنتیوم و پرومتیوم متااستیبل می‌باشند که نیم عمر آن‌ها به اندازه ای بلند است (حداقل ۱۰۰ میلیون برابر بیش از سن تخمین زده شده کیهان که ردیابی واپاشی هسته ای آن‌ها هنور به شکل تجربی امکان‌پذیر است. عناصر با عدد اتمی ۸۳ تا ۹۴ به شکلی ناپایدارند که واپاشی آن‌ها قابل ردیابی است. سه عنصر از این عناصر یعنی بیسموت (عنصر ۸۳)، توریوم (عنصر۹۰)، و اورانیوم (عنصر ۹۲) دارای یک یا بیش از یک ایزوتوپ با نیم عمری به اندازه ای بلند هستند که از فرایند هسته زایی ستاره ای که به نوبه خود عناصر سنگین را پیش از پدید آمدن سامانه خورشیدی تولید نموده‌است، باقی مانده‌اند. ۲۴ عنصر باقی مانده (از پلوتونیوم به بعد) عناصر سنگین دارای نیم عمر پایینی هستند که به صورت طبیعی یافت نمی‌شوند. ذوب
نقطهٔ ذوب یک ماده یکی از ویژگی‌های یک ماده می‌باشد. معمولاً نقطهٔ ذوب یک ماده برابر با نقطهٔ انجماد آن ماده می‌باشد ولی گاهی اوقات، تحت شرایطی خاص دمای ماده می‌تواند بیشتر یا کمتر شود بدون اینکه تغییر فازی رخ دهد. آب بر روی شیشهٔ بسیار تمیز غالباً به چندین درجه زیر نقطهٔ انجماد می‌رسد بدون اینکه منجمد گردد. مکسین
در حال حاضر یک نیاز بزرگ در صنایع مدرن برای سیستم های تریبولوژیکی برخورداری از نرخ های سایش و ضرایب اصطکاک کم در یک گستره دمایی گسترده می باشد. در دماهای بالاتر از ٣۵٠ درجه سانتی¬گراد و خصوصاً در محیط های اکسیدکننده روانسازهای مرسوم مایع و بیشتر روانسازهای متداول جامد (مثلاً گرافیت و MoS) به سرعت از بین می روند. شمار زیادی از مواد جامد از قبیل فلزات نجیب (مانند طلا، نقره و پلاتین) و فلورایدهای غیر آلی (مانند LiF ،CaF،BaF) و برخی اکسیدهای فلزی (مانند NiO و MoO) به عنوان روان ساز جامد بکار برده می شود. اما به طور کلی این مواد تنها در محدوده دماهای محدود خواص روانسازی خوب دارند و برخی به ویژه در دمای محیط بسیار ترد هستند. بنابراین برخی از مواد روانساز مقاومت به سایش ضعیفی از خود نشان می دهند و برخی قابلیت ماشین کاری ندارند. مکس فازTiSC به عنوان یک عنصر برش آزاد در فولادها، انگیزشی برای گسترش بیشتر چنین مکس فازی به جای سرب در فولادهای زنگ نزن برش آزاد وحتی در اکثر برنج ها می باشد تا اثرات مضر سرب بر محیط زیست را حذف کند. پروژه ای توسط اداره تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده انجام شده است که به تولید مواد پایه مکس فاز در یاتاقان های فویلی با اصطکاک و سایش کمی در بازه دمایی بین دمای اتاق تا ٨٢٣ کلوین منجر گشته است. مواد فراسخت
رنیوم به دلیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب مثل تراکم الکترون زیاد، شعاع اتمی کوچک و مدول بالک زیاد به عنوان گزینه‌ای برای ساخت بوریدهای فلزی فوق‌سخت بررسی شد. ترکیب رنیوم با بور منجر به تشکیل کریستالی با پیوند بسیار کووالانسی و دارای سختی بالقوه و فشرده ناپذیری می‌شود. مجموعه گسترده‌ای از بوریدهای رنیوم از جمله Re3B , Re7B3، Re2B , ReB , Re2B3، Re3B7، Re2B5، ReB3 و ReB2 بررسی شده‌است. هر یک از این مواد مجموعه‌ای از خواص و ویژگی‌های خاص خود را دارند. برخی خواص ابررسانایی و برخی دیگر خاصیت الاستیک و الکترونیکی منحصر به فردی دارند، اما مهمترین خواص مربوط به مواد فوق سخت ReB2 است. Rhenium diboride)ReB2) یک ترکیب نسوز است که برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ با استفاده از کوره‌های ذوب قوس، zone melting یا optical floating zone سنتز شد. یکی از روش‌های سنتر این ماده روش فلاکس است که با قرار دادن فلز رنیوم و بور آمورف در یک بوته آلومینایی به همراه آلومینیوم اضافی به عنوان محیط رشد با نسبت ۱: ۲: ۵۰ برای Re: B: Al انجام می‌شود. بوته در تیوب آلومینایی قرار داده می‌شود و در یک کوره دارای جریان گاز آرگون قرار می‌گیرد و به مدت چند ساعت در ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد زینتر می‌شود. پس از خنک شدن، آلومینیوم در NaOH حل می‌شود. هر روش سنتز ReB2 اشکالات خاص خود را دارد و این روش نیز شامل اجزا کوچکی از آلومینیوم که در شبکه بلوری حل شده‌اند می‌باشد. دی‌بورید رنیوم دارای نقطه ذوب بسیار بالای حدود ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد و ساختار بلوری لایه‌ای بسیار ناهمسانگرد است. دارای تقارن هگزاگونال (گروه فضایی P63mc) یا ارتورومبیک (Cmcm) است و همان‌طور که در مثال بالا مشاهده می‌شود لایه‌های فشرده Re با لایه‌های مثلثی جمع شده بور در امتداد صفحه (۰۰۱) جایگزین می‌شوند. ReB2 یکی از کمترین مقادیر چگالی را در بین بوریدهای فلزی دارد که نشان دهنده پیوند کووالانسی قوی و سختی زیاد است. سختی در بورید رنیوم به دلیل ناهمسانگرد بودن ساختار آن به جهت بلوری بستگی دارد. صفحه (۰۰۲) حاوی کووالانسی‌ترین حالت است و حداکثر مقدار سختی ویکرز 40.5 GPa را نشان می‌دهد، در حالی که صفحات عمود سختی ویکرز 38.1 GPa یعنی ۶ درصد کمتر را دارند. این مقادیر با افزایش بار اعمالی به حدود 28 GPa کاهش می‌یابند. مقادیر nanoindentation برای صفحات (۰۰۲) و عمود به ترتیب برابر 36.4 GPa و 34.0 GPa است. مقادیر سختی به خلوص و ترکیب مواد بستگی دارد، هرچه بور بیشتر بورید سخت‌تر می‌باشد، مقادیر فوق برای نسبت کلسیم استئارات
نقطه ذوب ۱۵۰ درجه سانتی گراد دارد ابرآلیاژ
اَبَرآلیاژ ، آلیاژی است که توانایی کار در کسری بالا از نقطه ذوب خود را دارد. عنصرِ پایهٔ ابرآلیاژها، معمولاً نیکل، کبالت یا آهن-نیکل است. ابرآلیاژ استحکام زیادی در دماهای بالا دارد و در برابر خزش، خوردگی و اکسایش مقاوم است. این مقاومت توسط عناصری نظیر آلومینیم و کروم ایجاد می‌شود. ساختار کریستالی این آلیاژها معمولاً مکعبی وجه پر () است. هافنیم
هافنیوم (Hafnium) هافنیوم یک عنصر شیمیایی با علامت Hf و عدد اتمی ۷۲ است. این فلز نقطه ذوب بسیار بالایی دارد، به رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز می‌باشد و ترکیبات آن شباهت زیادی به ترکیبات زیرکونیم دارد. البته این نکته قابل ذکر است که در بسیاری از موارد این ماده از مواد معدنی زیرکونیوم بدست می‌آید. تنزل دمای ذوب
z:پارامتر شکل ذره نقاط بحرانی عناصر (صفحه اطلاعات)
National Physical Laboratory، "Kaye and Laby Tables of Physical and Chemical Constants"; D. Ambrose، M.B. Ewing، M.L. McGlashan، Critical constants and second virial coefficients of gases (retrieved Dec ۲۰۰۵) فلز واسطه
این دسته از فلزات را می‌توان در خود جدول تناوبی مشاهده کرد در عناصر واسطه خارجی زیر لایهٔ d در حال پرشدن است، این عناصر نسبت به فلزات گروه اول و دوم سختی، چگالی و دمای ذوب و جوش بالاتری دارند، همه فلزات (اعم از قلیایی، قلیایی خاکی و واسطه و فلزات اصی دسته p) جامد می‌باشند به جز جیوه که در دمای اتاق به حالت مایع می‌باشد و یک استثناء به‌شمار می‌آید. در آرایش الکترونی این عناصر بی نظمی‌های متعددی دیده می‌شود، برای مثال دو نمونه از این بی نظمی‌ها در دو عنصر Cr و Cu دیده می‌شوند، گروه یازدهم یا IB با نام فلزات سکه ساز نیز شناخته می‌شوند که شامل سه عنصر مس، نقره و طلا می‌باشد، البته در بین فلزات واسطه خارجی نامگذاری‌های دیگری نیز وجود دارد؛ که به صورت دسته‌ای صورت گرفته‌اند و نظمی بین این دسته‌بندی‌ها دیده نمی‌شود، برای مثال دو نمونه از این دسته‌بندی‌ها عبارتند از: نقطه اشتعال
نقطهٔ اشتعال مواد براساس روش‌های استاندارد آزمایش اندازه‌گیری می‌شوند. این روش‌های آزمایش، نوع دستگاه مورد نیاز برای اندازه‌گیری، پارامترهای کلیدی، روش کار اپراتور یا دستگاه خودکار، و میزان دقت روش تست را تعیین می‌کنند. روش‌های استاندارد آزمایش توسط کمیته‌های ملی و بین‌المللی بسیاری نوشته و کنترل می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها CEN / ISO Joint Working Group on Flash Point (JWG-FP), ASTM D02.8B Flammability Section و the Energy Institute's TMS SC-B-4 Flammability Panel می‌باشند. سرامیک‌های فوق دما بالا
همه سرامیک‌های فوق دما بالا پیوند کووالانسی قوی از خود نشان می‌دهند که به آن‌ها ثبات ساختاری در دماهای بالا می بخشد. کاربیدهای فلزی به دلیل پیوندهای محکمی که بین اتم های کربن وجود دارد، شکننده هستند. بزرگترین دسته کاربیدها از جمله کاربیدهای Hf ،Zr ،Ti و Ta به دلیل شبکه‌های کووالانسی کربن دارای نقطه ذوب بالایی هستند، اگرچه حفرات کربن اغلب در این مواد وجود دارد. در واقع، HfC یکی از بالاترین نقاط ذوب را در بین مواد دارد. نیتریدهایی مانند ZrN و HfN  به صورت مشابه پیوندهای کووالانسی قوی دارند اما خاصیت نسوز آن‌ها ساخت و پردازش آن‌ها را دشوار می‌کند. نسبت استوکیومتری نیتروژن را می‌توان در این ترکیب‌ها  بر اساس روش‌های ترکیبی مورد استفاده، متنوع کرد. بوریدهای سرامیکی مانند HfB و ZrB از پیوند بسیار قوی بین اتم‌های بور و همچنین پیوندهای قوی فلز به بور سود می‌برند. ساختار شش ضلعی فشرده با ورق های متناوب دو بعدی فلز و بور، به این مواد مقاومت بالا اما ناهمسان در حالت تک کریستال می‌دهد. بوریدها رسانایی حرارتی بالا (در حدود 75 تا 105 W/mK) و ضرایب انبساط حرارتی کم و مقاومت در برابر اکسیداسیون پیشرفته را در مقایسه با سایر انواع سرامیک‌های فوق دما بالا نشان می‌دهند. انواع جامدات
جامد یون دمای ذوب الماس اتم کوارتز طرح کهاب
بنزین موتور ترکیبی از هیدروکربن‌های نفتی اعم از پارافینها، اولفین‌ها و آروماتیک‌ها با مشخصات فیزیکی تقریبی (چگالی ۰٫۷۶کیلوگرم/لیتر، و کشسانی: ۱cst در ۲۰- درجه سانتی گراد و نقطه انجماد: ۶۰- درجه سانتی گراد تا ۷۰- درجه سانتی گراد) می‌باشد. ترکیبات بنزین دارای نقطه جوش متفاوت (در محدوده ۳۰ درجه سانتی گراد تا ۲۲۵ درجه سانتی گراد) بوده و عناصری مانند بوتان و پنتان موجود در آن اساساً در شرایط محیطی به صورت گاز می‌باشند. مجموع شرایط فوق پدیده‌ای به نام «تبخیر بنزین» را به وجود می‌آورد که به عنوان یک منبع آلاینده مهم تلقی می‌گردد. اکسید منیزیم
بسیاری از فلزات سنگین مانند سرب و کادمیوم در pH اسیدی (زیر ۶) و همچنین pH بالا (بالاتر از ۱۱) در آب حلالیت بیشتری دارند. حلالیت فلزات سنگین بر تحریک و نوع حیات زیست توده‌ها و تحرک آنها در خاک و آب زیرزمینی تأثیر می‌گذارد. بیشتر گونه‌های فلزی در غلظت‌های خاصی برای انسان سمی هستند، بنابراین ضروری است که ورود آنها به آب صورت مستقیم زیست توده‌ها قابل دسترس و تحرک به حداقل برسد. سرامیک
سرامیک‌های با درجه حرارت بالا را می‌توان به عنوان ترکیباتی با دمای ذوب بیش از ۳۰۰۰ درجه سلسیوس تعریف کرد که بیشتر آنها بوریدها، کاربیدها یا نیتریدهای فلزات انتقالی اولیه (نیوبیوم، زیرکونیوم، تانتالوم و هافنیوم) هستند. به دلیل پایداری شیمیایی و ساختاری، آنها از مصالح مورد علاقه در کاربردهایی مانند هندلینگ فلزات مذاب در دمای بالا، به عنوان الکترود در قوس‌های الکتریکی، و در کاربردهای هوافضا مانند پرواز هایپرسونیک، پیشرانه اسکرم جت، پیشرانه موشکی و ورود مجدد به اتمسفر هستند. فلزات مایع
فلز مایع، فلز یا آلیاژ فلز است که در دمای اتاق یا نزدیک آن مایع باشد. تنها فلز بنیادی مایع پایدار در دمای اتاق جیوه (Hg) است که در بالای − ۳۸٫۸ درجه سانتیگراد (234.3 K، −۳۷٫۹ درجه فارنهایت) ذوب می‌شود. سه فلز بنیادی پایدارتر دقیقاً بالاتر از دمای اتاق ذوب می‌شوند: سزیم (Cs)، که دارای نقطه ذوب ۲۸٫۵ درجه سانتیگراد است. گالیم (Ga) (30 درجه سانتیگراد)؛ و روبیدیوم (Rb) (39 درجه سانتیگراد [۱۰۲ درجه فارنهایت]). فلز رادیواکتیو فرانسیوم (Fr) احتمالاً نزدیک به دمای اتاق نیز مایع است. محاسبات پیش‌بینی می‌کند که فلزات رادیواکتیو کوپرنیسیم (Cn) و فلروویوم (Fl) نیز باید در دمای اتاق مایع باشند. فرایند هال–هرولت
آند: به‌طور کلی: در حقیقت CO بسیار بیشتر از CO در آند تشکیل می‌شود: کریولیت خالص دارای نقطه ذوب است. با درصد کمی آلومینا که در آن محلول است، نقطه ذوب آن به حدود ۱۰۰۰ سلسیوس کاهش می‌یابد. علاوه بر این که از نقطه ذوب نسبتاً کمی برخوردار است، از کریولیت به عنوان الکترولیت استفاده می‌شود زیرا علاوه بر این، آلومینا را به خوبی حل می‌کند، الکتریسیته را هدایت می‌کند، در ولتاژ بالاتر از آلومینا به صورت الکترولیتی جدا می‌شود و همچنین در دمای مورد نیاز الکترولیز، دارای تراکم کمتری نسبت به آلومینیوم است. دستگاه تعیین نقطه ذوب
در حالی که طرح‌های بیرونی دستگاه‌ها می‌تواند بسیار متفاوت باشد، بسیاری از دستگاه‌ها از نمونه ای که در یک مویینه مهر و موم شده قرار گرفته‌است استفاده می‌کنند (مویینه "نقطه ذوب")، که در قسمت بعدی دستگاه قرار می‌گیرد. سپس نمونه یا توسط یک بلوک گرمایش یا یک حمام روغن گرم می‌شود و همان‌طور که دما افزایش می‌یابد، نمونه مشاهده می‌شود تا زمان تغییر فاز حالت جامد به مایع مشخص گردد. آلکان‌های عالی
آلکان‌های عالی () به آلکان‌هایی اطلاق می‌شود که دارای ۹ یا تعداد بیشتری اتم کربن هستند. نونان، سبک‌ترین آلکان عالی است که دارای نقطه اشتعالی بیش از ۲۵ درجه سانتی گراد است. نافلزها
تمامی این نافلزات در دمای اتاق به حالت جامدند. این عناصر مولکولهایی بیش از دواتم تشکیل می‌دهند. کربن می‌تواند جامدهای کووالانسی غول آسایی مانند گرافیت و الماس بسازد. این عناصر نسبت به گروه بالا رسانای بهتری برای برق اند مثلاً گرافیت یک ماده نیمه رساناست. این گروه نسبت به گروه اول عدد الکترونگاتیوی کمتری دارندو بناراین بیشتر تمایل دارند تا الکترون‌های خودر ابه اشتراک بگذارند وپیوند کووالانسی تشکیل دهنداگرچه عدد الکترونگاتیوی آن‌ها نسبت به فلزات بسیار بیشتراست. این گروه در ایجاد چرخه حیات بسیار نقش مهمی دارندوکربن ماده اصلی سازنده مولکول‌های زیستی است. این گروه دمای ذوب و جوش بسیاربالاتری نسبت به گروه دوم دارند. گاز نجیب
تمامی این گازها تک اتمی هستند و به مقدار کم در اتمسفر یافت می‌شوند (تنها حدود یک درصد حجم هوا را تشکیل می‌دهند). در بین گازهای نجیب، رادون و اوگانسون جز عناصر رادیواکتیو هستند. گازهای نجیب بیشترین انرژی یونیزاسیون را داشته و الکترونگاتیویته آن‌ها بسیار کم و ناچیز است. این گازها نقطه ذوب پایینی دارند (هلیوم کمترین مقدار نقطه ذوب را دارد) و همگی در هوای اتاق به شکل گاز هستند. گالیم
نوع بسیار خالص آن در دمای اتاق و در شرایط استاندارد دما و فشار جامد با رنگ نقره‌ایِ آبی، نقطه ذوب ۲۹٫۷ رنگ نقره‌ای سفید، نقطه جوش ۲۴۰۳، و درجهٔ جرم حجمی ۵٫۹، تا حدود صفر درجه بدون جامد شدن خنک می‌شود. با اسید باز واکنش می‌دهد، در جیوه اندکی حل می‌شود. گالیم جامد سبکتر از مایع آن است. در دستگاه راست لوزی متبلور می‌شود. ترکیب‌های آن بسیار کمیاب هستند تا ۹۹٫۹۹۹۹ درصد خلوص نیز تهیه شده‌است. اگر آن را در دست فشار دهیم ذوب می‌شود؛ زیرا دمای دست ۴۰درجه اما دمای ذوب گالیم ۲۹٫۷ درجه سانتی گراد است و چون دمای گرمای دست بیشتر از دمای ذوب گالیم است، گالیم ذوب می‌شود همچنین وقتی آن را در اسید سولفوریک و محلول دی کرومات غوطه‌ور کنید، گالیم همانند یک قلب زنده می‌تپد و ضربان دارد چرا که کشش سطحی آن افزایش پیدا می‌کند. انجماد
برای اکثر مواد نقطه ذوب و نقطهٔ انجماد یکی می‌باشد، موادی وجود دارد که نقطه ذوب و انجماد آنها یکی نمی‌باشد، با این حال این نقاط قابل تعویض نمی‌باشند و نمی‌شود از این اصطلاحات به جای همدیگر استفاده کرد. دی‌ان‌ای
افزایش جذب حالتی است که در آن میزان جذب نوری دی‌ان‌ای افزایش می‌یابد. بیشترین میزان جذب در ۲۶۰ نانومتر دیده می‌شود که در آن بازها مسئول هستند. با باز سرشته شدن دنا پدیدهٔ کاهش جذب رخ خواهد داد. کاهش جذب به علت روی هم قرارگیری باز هاست. اگر دمای محلول دی‌ان‌ای تا دمای آب جوش بالا رود چگالی نوری که جذب می‌شود به‌طور چشمگیری بالا می‌رود. نقطهٔ ذوب دی‌ان‌ای که آن را با Tmنشان می‌دهند دمایی است که در آن دی‌ان‌ای مشابه یخ ذوب می‌شود و از ساختار نظم دار مارپیچ به ساختار تک رشته‌ای با نظم کمتر تبدیل می‌شود. نقطهٔ ذوب بستگی به درصد C:G و قدرت یونی محلول دارد؛ که هرچه بیشتر باشد دما هم افزایش می‌یابد ذوب شدن پدیده‌ای تعاونی است. لحیم‌کاری
مواد پر کننده مورد استفاده در لحیم‌کاری به شکل آلیاژهای مختلفی مناسب کاربردهای مختلف موجود اند. در مونتاژ ابزار الکترونیک، آلیاژی یوتکتیک با ۶۳٪ قلع و ۳۷٪ سرب (یا نسبت ۶۰/۴۰ که از نظر نقطه ذوب تقریباً مشابه است) آلیاژ منتخب است که نقطه ذوب آن در حدود ۱۹۰ درجه سلسیوس است. آلیاژهای دیگر برای لوله‌کشی و مونتاژ مکانیکی و دیگر کاربردها استفاده می‌شوند. برخی از نمونه‌های لحیم نرم عبارت‌اند از قلع-سرب برای کاربردهای همه‌منظوره، قلع-روی برای اتصال آلومینیوم، سرب-نقره برای استحکام بالاتر در دمای بالاتر از دمای اتاق، کادمیم-نقره برای استحکام بالا در دماهای بسیار بالا، روی - آلومینیوم برای اتصال آلومینیوم و ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و قلع-نقره و قلع-بیسموت برای برخی کاربردهای الکترونیکی. احیای اکسید فلزات
دسته‌بندی دیگر در مورد زغال‌سنگ‌های کک شونده بر حسب مقدار ماده فرار آنها هست. کک‌های با درصد بالای مواد فرار حدود ۳۵ درصد ماده فرار دارند در حالی که کک‌هایی که حدود ۲۵ یا ۱۷ درصد ماده فرار دارند به ترتیب کک‌هایی با درصد متوسط و پایین مواد فرار محسوب می‌شوند. انواع خیلی کمی از زغال‌سنگ‌های کک شونده می‌توانند به تنهایی برای تولید کک مورد استفاده قرار بگیرند و به‌طور مثال کک‌هایی با درصد پایین مواد فرار تمایل به متورم و منبسط شدن و آسیب زدن به دیواره‌های کوره کک سازی دارند. در حالی که انواع زغال‌سنگ با درصد مواد فرار بالا ککی با خواص فیزیکی نامطلوب به دست می‌دهند. به همین خاطر زغال‌سنگ‌های کک شونده معمولاً به صورتی از مخلوطی از انواع با درصد مواد فرار بالا و متوسط یا پایین محسوب می‌شوند. به‌طور مثال ماده ای با ۸۰ درصد از زغال‌سنگ با مواد فرار بالا و ۲۰ درصد متوسط یا پایین برای تولید کک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در تولید کک از مشتقات نفتی، نفت سنگین و ویسکوز به کک و یک هیدروکربن سبک‌تر تبدیل می‌شود. در فرایند کک سازی تأخیری برش‌های سنگین نفتی در کوره ای تا دمای حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود و سپس مخلوط گاز و مایع به یکی از دو استوانه کک سازی وارد می‌شود که در آن دما حدود ۴۵۰ درجه سانتیگراد و فشار بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ کیلو پاسکال و زمان اعمال این شرایط حدود ۴۸ ساعت است. پس از این مرحله گازهای تولید شده وارد برج تقطیر شده و کک به صورت مکانیکی تخلیه می‌شود. در فرایند بستر سیار، برش سنگین به صورت داغ وارد رآکتور می‌شود و با پلت‌های کک داغ در دمای ۵۰۰ برخورد می‌کند. محصولات سبک فاز گازی از میان یک مقداری از سیکلون‌ها عبور داده می‌شوند تا ذرات ریز کک آنها جدا شود. در این مرحله کک و مواد تقطیر نشده دیگر که در حال عبور از رآکتور هستند به ذرات کک می‌چسبند و این مواد با استفاده از بخار خارج شده و پس از آن غربال می‌شوند. پلت‌های بزرگ به عنوان محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند و پلت‌های کوچک به فرایند بازگردانده می‌شوند. ترکیب شیمیایی تقریبی کک در جدول زیر آمده‌است. ترمایت
به علاوه، فلزات اشتعال پذیر با نقطات جوش پایین مانند روی (با نقطه جوش ۹۰۷ درجه سانتی گراد، که تقریباً ۱,۳۷۰ درجه سانتی گراد پایین تر از دمای سوختن ترمایت هست) اگر در نزدیکی واکنش ترمایت قرار بگیرند می توانند به‌طور بسیار شدید ذرات فلز گلوله شده داغ را در هوا و محیط اطراف بپاشد. چدن نشکن
تأثیر عناصر آلیاژی روی کاربید اهمیت ویژه ای داشته چون اندازه و پخش کاربید روی خواص چدن نشکن تأثیر بسیار زیادی دارد. سیلیسیوم و نیکل تمایل به کاربیدزایی نداشته و گرافیت زا می‌باشند. منگنز کاربیدزای ضعیفی بوده و بیشتر در کاربید آهن حل می‌شود. در ساختار میکروسکوپی، کاربید ناشی از منگنز به صورت ورق‌های سمنتیت در پرلیت ظاهر می‌شود. کروم، مولیبدن و وانادیوم عناصر کاربیدزای قوی بوده و حلالیت آنها در سمنتیت محدود است. ذرات کاربید کروم نسبتاً درشت و سخت بوده و برای استحکام قطعه مضر هستند و باعث ترد شدن آنها می‌شوند. در بعضی موارد وجود کروم به میزان ۰٫۱۵٪ تأثیر کاملاً مشخصی روز تردی قطعه می‌گذارد. ذرات کاربیدهای مولیبدن، مخصوصاً اگر نیکل موجود باشد، کوچکتر هستند. به‌دلیل اندازه کوچک و پراکندگی ذرات کاربید مولیبدن، اثر آن بر چقرمگی محدود است. وانادیوم نیزی چون عنصر کاربیدزای قوی می‌باشد در تولید چدن نشکن استفاده کمی دارد. زیرا باعث تشکیل کاربیدهای درشت در مرز دانه‌ها شده که در نتیجه موجب کاهش چقرمگی و افزایش تردی قطعه می‌گردد. مولیبدن دی‌سیلیسید
امروزه در تکنولوژی‌های حرارتی مانند ساخت توربین گازی، نیاز به کاربرد موادی با دانسیته پایین، مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون، پایداری حرارتی در دمای بالا و پایداری خواص شیمیایی، مکانیکی و فیزیکی در دمای بالا توسعه روزافزون‌یافته‌است. در همین راستا تحقیقات بسیاری در مورد مواد مختلف نظیر ترکیبات آلومنیوم – تیتانیم و آلومنیوم – نیکل صورت گرفته‌است. لیکن از آنجائیکه نقطه ذوب‌این ترکیبات پایین و در محدوده دمایی ۱۶۰۰–۱۴۰۰ درجه سانتی گراد می‌باشد کارآئی آن‌ها تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد محدود گردیده‌است. به منظور مقابله بااین مشکل بزرگ، محققانی از سراسر جهان تلاش‌های روافزونی را جهت جست و جو ترکیبات جدیدی که توانایی کاربرد در دمای بالا را داشته و جایگزین ترکیب‌های قبلی شوند را در پیش گرفتند که دراین راستا، در درجه حرارت‌های بالا، در حدود ۱۶۰۰–۱۰۰۰، کاندیدای اصلی در میان‌این ترکیبات، مواد سرامیکی بر پایه سیلیکون بوده‌است و آنچه در دماهای بالاتر از ۱۰۰۰ حائز اهمیت است مقاومت اکسیداسیون و خورندگی می‌باشد که دراین میان، یکی از جذاب‌ترین پیشنهادات مولیبدن‌دی‌سیلیساید بوده‌است. این ترکیب داری خواص ویژه‌ای نظیر مقاومت به اکسیداسیون بالا در دمای بالا، چگالی نسبتاً پایین، نقطه ذوب بالا، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا است، که همین امر باعث کاربرد بسیار وسیعی در صنایع شده‌است که برخی ازاین کاربردها عبارتند از: نازل‌های موشک، توربین‌های گازی، المان‌های حرارتی کوره‌ها، مواد خاص در شیشه‌گری و غیره. نقطه ذوب
خواص کولیگاتیو ترکیب یونی
ترکیبات یونی، پیوند قوی یونی دارند، پس معمولاً در دمای اتاق به صورت جامد و بلورینند و دمای ذوب بالایی دارند. برای مثال، دمای ذوب سدیم کلرید ۸۰۱ درجه سانتی گراد و منیزیم اکسید ۲۸۰۰ درجه سانتی گراد است. این اختلاف فاحش ناشی از تفاوت انرژی شبکه ترکیبات یونی مختلف است؛ به گونه‌ای که هر قدر انرژی شبکه بیشتر باشد، گرمای بالاتری برای سست کردن پیوندها و تبدیل آن به فاز مایع نیاز است. تنزل دمای ذوب
formula_2 نقاط ذوب عناصر (صفحه اطلاعات)
Melting point data (where different from above) from an online version of: مولیبدن
مولیبدن در شکل خالص خود یک فلز خاکستری نقره ای با سختی موس ۵٫۵ و وزن اتمی استاندارد ۹۵٫۹۵ گرم بر مول است. دمای ذوب آن ۲۶۲۳ درجه سلسیوس است. در عناصر طبیعی، فقط تانتال، اسمیم، رنیوم، تنگستن و کربن دارای نقاط ذوب بالاتری هستند. مولیبدن در بین فلزات تجاری موجود در بازار یکی از کمترین ضرایب انبساط حرارتی را دارد. فولاد کربنی
فولاد کربنی همچنین می‌تواند درصد بالای وزنی بین 0.30 تا 1.70 کربن داشته باشد. ناخالصی‌های کمیاب عناصر مختلف دیگر می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت فولاد حاصل داشته باشد. مقادیر کمی از گوگرد داخل فولاد، می‌تواند موجب رخ دادن شود. این موضوع به این دلیل است که دمای ذوب گوگرد به شدن از فولاد کمتر است و سریع‌تر ذوب می‌شود. همین موضوع سبب می‌شود که نواحی قرمز رنگ آتشینی در داخل فولاد جامد شکل بگیرد که باعث ترد شدن فولاد می‌شود. فولادهای کربنی کم آلیاژ مانند حدود 0.05% گوگرد دارند و در بازه دمایی 1,426–1,538 °C ذوب می شود. همچنین منگنز غالبا برای بهبود سختی فولاد استفاده می‌شود. این اضافات باعث تعاریف جدیدی از فولاد کم آلیاژ می‌شود اما طبق تعاریف ، فولاد کربنی می‌تواند تا 1.65% وزنی،منگنز داشته باشد. تنزل دمای ذوب
تنزل نقطه ذوب در سال ۱۹۰۹ توسط پاولو پیش‌بینی شد. تاکاگی (در سال ۱۹۵۴) اولین شخصی بود که تنزل نقطه ذوب را برای چندین نوع نانوذرات از جنس فلز مشاهده کرد. با استفاده از پرتوی الکترونی با شدت متغیر از میکروسکوپ الکترونی می‌توان نانو ذرات فلزی را ذوب کرد و این اتفاق در آزمایش‌هایی که به انجام رسیده بود، مشاهده شد. ذوب شدن ذرات ریز موجب تغییر الگوهای پراش از حالت الگوهای متبلور به الگوهای مایع شد و همین موضوع امکان تخمین دمای ذوب از طریف انرژی پرتوهای یونش را برای تاکاگی فراهم کرد. رنیوم
این عنصر از کمیاب‌ترین عناصر روی زمین است و فراوانی آن در پوسته زمین یک در میلیارد برآورده شده‌است؛ تا حدی که حتی در هر تن از غنی‌ترین سنگ معدنهای رنیوم در قزاقستان، کمتر از ۱۰ گرم رنیوم وجود دارد. این عنصر بالاترین نقطه جوش در بین تمامی عناصر و پس از تنگستن و کربن، سومین نقطه ذوب بالا را دارد. جوشیدن
ب) جوشش هسته‌ای (Nucleate Boiling) پس از عبور از نقطه A دمای کل مایع به دمای اشباع رسیده و در مجاورت سطح داغ سوپرهیت شده و حباب‌ها شروع به تشکیل می‌کنند اما از آنجایی که مایع هنوز در دمای اشباع است حباب‌ها در بین راه تقطیر شده و به سطح آزاد نمی‌رسنداین امر، اختلاط قابل ملاحظه سیال را در نزدیکی سطح به وجود می‌آورد و دائماً باعث افزایشq و h می‌گردد. در این رژیم قسمت اعظم تبادل حرارت از سطح گرما دیده به مایع متحرک نزدیک سطح صورت می‌گیرد نه از طریق حباب‌های بالا آمده از سطح. با افزایش Te در حوالیTe,B محل‌های جوشش بیشتری فعال شده و افزایش تشکیل حبابها موجب ادغام آن‌ها شده و در نهایت این حباب‌های بخار تا فصل مشترک مایع – بخار با لا می‌آیند و در آنجا از بین می‌روند. شدت حرارت ماکزیمم qmax معمولاً حرارت بحرانی نامیده می‌شود. در این نقطه بخار زیادی تشکیل شده و بعضاً مانع تر شدن سطح داغ و مایع می‌گردد. چون در جوشش هسته‌ای با دمای اضافی اندکی می‌توان به نرخ انتقال حرارت وضریب جابجایی بالایی رسید، لذا کارکرد اغلب وسایل مهندسی در این رژیم مطلوب و مورد نظر است. نیکل
این عنصر درجه ذوب بالایی داشته (۱۴۵۳ درجه سلسیوس)، در مقابل خوردگی و اکسیدشدن بسیار مقاوم است، بسیار چکش خوار بوده و به راحتی با سایر عناصر آلیاژ می‌شود، در دمای اتاق مغناطیسی بوده و می‌توان به راحتی در آبکاری فلزات از آن استفاده کرد. این فلز همچنین خاصیت کاتالیزوری داشته و می‌توان آن را صددرصد بازیافت کرد. لحیم‌کاری
این فرایند برای اتصال فلزات قیمتی یا نیمه قیمتی مانند طلا، نقره، برنج و مس به یکدیگر استفاده می‌شود. فلز لحیم نقره معمولاً به سه دسته نرم، متوسط و سخت تقسیم می‌شود که معیاری برای مشخص کردن نقطه ذوب است و نه استحکام اتصال لحیم شده. لحیم فوق نرم شامل ۵۶ درصد نقره است و نقطه ذوب آن ۶۱۸ درجه سانتیگراد (۱۱۴۵ درجه فارنهایت) است. آلیاژ فوق سخت این فرایند شامل ۸۰ درصد نقره است و دمای ذوب آن ۷۴۰ درجه سانتیگراد (۱۳۷۰ درجه فارنهایت) است. در صورت نیاز به اتصالات متعدد، فرایند با آلیاژ لحیم فوق سخت یا سخت شروع شده و برای اتصالات بعدی از فلزات لحیم کاری با نقطه ذوب پایین‌تر استفاده می‌شود. لحیم حاوی نقره تا حدودی در فلز اطرافش نفوذ کرده و اتصالی را نتیجه می‌دهد که از فلز مورد لحیم‌کاری هم محکم‌تر است. فرآوری سرب
کارخانه‌های تولید سرب معمولاً به عنوان کارخانه‌های ذوب سرب شناخته می‌شوند. تولید سرب اولیه با پخت آغاز می‌شود. سنگ معدن سرب غلیظ با آهن، سیلیس، شار سنگ آهک، کک، خاکستر سودا، پیریت، روی، مواد سوزاننده یا ذرات کنترل آلودگی وارد دستگاه تف جوشی می‌شود. ذوب از مواد کاهنده مناسبی استفاده می‌کند که با آن عناصر اکسید کننده ترکیب می‌شود تا فلز را آزاد کند. کاهش مرحله نهایی فرآوری است که در دمای بالا انجام می‌شود. اینجاست که اکسید تبدیل به عنصر فلزی می‌شود. یک محیط کاهنده (اغلب توسط مونوکسید کربن در کوره ای که کمبود هوا دارد فراهم می‌شود) باعث می‌شود تا اتم‌های اکسیژن نهایی از فلز خام بیرون کشیده شوند. جیوه
جیوه یک عنصر سنگین بلوک دی است و تنها فلزی است که در شرایط استاندارد دما و فشار مایع است. عنصر دیگری که در این شرایط مایع باشد، برم است. فلزهای دیگر مانند سزیم، فرانسیم، گالیم و روبیدیم در دمایی بالاتر از شرایط استاندارد ذوب می‌شوند. دمای ذوب و نقطهٔ جوش . جیوه نیز از این قرار است . چدن نشکن
در ضمن این عناصر نباید گرافیت زای قوی و نیز قادر به تشکیل فازهایی در بین مرزدانه‌ها هم نباشد؛ بنابراین نحوه پخش عناصر آلیاژی در ساختار اهمیت زیادی دارد. از آنجاییکه خنک کردن در هوا احتمال ترک را کاهش می‌دهد، چدن نشکن آلیاژی که با خنک کردن در هوا سخت کاری می‌شود، مصرف زیادی دارد. چون سیلیسیوم گرافیت زای قوی می‌باشد برای سختی پذیری استفاده ندارد، فسفر نیز باعث تشکیل فاز استدیت شده که برای سختی پذیری مضر است. کروم و وانادیوم از عناصر کاربیدزای قوی بوده که هیچ کاربردی در سختی پذیری ندارند. نیکل، منگنز و مولیبدن به صورت جمعی عناصری هستندکه برای افزایش سختی پذیری به کار می‌روند که نیکل بشترین استفاده را دارد. کاربید تانتالوم
نقطه ذوب کاربید‌‌ های تانتالوم 3880 درجه سانتی گراد (بیشترین مقدار) بسته به خلوص و شرایط اندازه گیری است، این مقدار میان بالاترین‌ها برای ترکیبات دوتایی است. ترکیب یونی
ترکیبات یونی به دلیل داشتن پیوند قوی در دماهای بالا و در شرایط سختی تجزیه می‌شوند. تجزیه حرارتی این ترکیبات از مهمترین واکنش‌های این دسته ترکیبات هستند. در طی این فرایند، ترکیب یونی به دو یا چند جزء ساده‌تر تجزیه می‌شود؛ مثلاً جیوه(II) اکسید که رنگی نارنجی دارد در اثر حرارت به اجزای سازنده آن یعنی فلز جیوه و گاز اکسیژن تجزیه می‌شود. برخی از واکنش‌های تجزیه از الگوهای خاصی پیروی می‌کنند؛ مثلاً کربنات‌هایی مانند کلسیم کربنات، منیزیم کربنات و باریم کربنات در اثر حرارت بالا به کلسیم اکسید، منیزیم اکسید و باریم اکسید تجزیه می‌شوند و گاز کربن دی‌اکسید آزاد می‌کنند. آلیاژهای آنتروپی بالا
از دیرباز برای بهبود خواص مواد از آلیاژها که به آلیاژهای آنتروپی بالا (HEA) معروف هستند، حداقل پنج عنصر اصلی با درصد اتمی تقریباً برابر وجود دارد. خواص مهمی که ترکیب این عناصر از خود نشان می‌دهد، سبب توجه گستردهٔ محققین طی چند سال گذشته شده و به سرعت در زمینه‌های مختلف تحقیقاتی و کاربردی پیشرفت داشته‌است.