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標題: 坩堝是什么材料做的？為什么上千度的高溫鐵水都無法熔化它 [打印本頁]
作者: twq19810302    時間: 2023-9-15 13:14
標題: 坩堝是什么材料做的？為什么上千度的高溫鐵水都無法熔化它
本帖最后由 twq19810302 于 2023-9-15 13:16 編輯
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高溫足以融化堅硬的鋼鐵，但卻對一種容器無可奈何，甚至還需要靠它來容納滾燙的鋼水，這一容器就是坩堝，一種歷史悠久的冶煉工具。很多人都會好奇，坩堝究竟是用什么材料制成，竟然能夠承受住如此高溫？并且高溫下依然有著絕佳的穩定性。+ ?6 F- b3 `1 t3 v

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歷史悠久的坩堝+ I$ _! P  J4 b7 H
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坩堝的出現可以說非常久遠了，而且數千年來僅在形制上出現了一些變化，其他并無太大的改變。早在中國商代的時候，就已經出現了成熟系統的坩堝制作工藝和體系。那時候的人用坩堝將金屬熔煉后將其制成金銀首飾佩戴，但當時人們對于坩堝的用途開發的并不多，對于坩堝的探索還處于比較單一的狀態。6 ^3 V; z3 H5 w9 e
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到了春秋戰國時期，鐵器開始大規模出現在人類生活生產當中，坩堝成為了當時十分重要的一種冶金工具，當然除了鐵器，金銀銅的金屬材質同樣會用坩堝來冶煉。在長時間的實際應用中，古人也發現坩堝的熔煉效果實際上是由燃料的種類和火候決定的，熔煉不同的金屬需要不同的燃料才能達到最完美的狀態，以現代材料學的角度，當時的古人就清楚金屬存在不同的熔點。
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為此古代的匠人甚至還總結出了一些不同合金的冶煉工藝，以制造用途不同的兵器、禮器和容器。相比于在冶煉結果上的不斷精進，古代坩堝本身的發展很早就停滯了，其基本材料就是黏土和石英砂，其中黏土又是最主要的材料，在自然界中，黏土是可塑性和耐熱性最好的材料之一，足以承受上千度的高溫。
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石英砂則是古人為了強度和耐磨性專門添加的，適當的石英砂能夠防止坩堝被冶煉過程中出現的一些化學腐蝕成分破壞，有經驗的匠人使用的坩堝甚至可以代代相傳，用于冶煉金屬的材料卻比金屬應用本身更加落后，讓人不得不感嘆材料學的發展真是充滿戲劇性。
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不過坩堝的成分雖然簡單，但配比卻有講究，不同的師傅選擇的黏土和石英砂配比是不一樣的，將其混合時的手法也是不傳之秘，在進行完一系列的操作后，坩堝原型會進入燒制，這一關同樣是制鍋師傅技術的展現，坩堝充滿著古時候勞動人民淳樸的智慧。$ D0 U- c$ ?# p$ A: y: c! d, q/ Z
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現代坩堝有說法: x7 G: b( H: S$ {' E5 x

) r0 k$ a. Q! Z+ ]相比于古時候，現代坩堝的成分就復雜很多了，大致分為陶瓷、石墨和金屬三個大類，每種坩堝都有不同的用途和特點。廣泛應用在現代材料學所需的各個領域當中。不同材質的坩堝最大的不同是熔點，其中石墨坩堝在耐熱上是絕對的佼佼者，熔點超過3000度，能夠輕松融化金屬。
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石墨本身就是一種被廣泛應用的化學材料，它的化學穩定性在自然界中堪稱得天獨厚，不光耐得住高溫燒灼，還能夠抵御大多數化學物質的腐蝕，可以說是百毒不侵。在軍事裝備中，石墨就經常被用作隔熱層，用以隔絕動力裝置的高溫對武器操作人員產生不良印象。( I0 Z( A+ _9 o8 N2 N

) C. E4 f% `! {- E7 X, M5 h不過耐高溫不是石墨被選作融化鋼鐵的唯一理由，石墨還有著出色的導熱性，是一般金屬的2倍以上。目前世界上提煉金屬幾乎都用的是石墨坩堝，我們平?？吹降臒掍搹S里那些裝有鋼水的坩堝基本都是石墨制成的，石墨的應用也極大推進了人類材料學的發展。
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$ ?7 f% P# m. p7 t相比于石墨坩堝，現代陶瓷坩堝可以說是古代坩堝的繼承人，陶瓷坩堝的熔點大約在1500度左右，在實驗室內經常出現，很多藥物制備就需要用到陶瓷坩堝，其導熱性和耐熱性都更適合比例較為精確的熔煉，不少現代藥物都是靠陶瓷坩堝在實驗室里燒出來的。
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( X( J2 ~+ A" `8 Q金屬坩堝則比較少見，畢竟坩堝最初的用途就是用來冶煉金屬，所以在3種坩堝中，金屬坩堝的熔點也是最低的，一般的鋁坩堝也就660度左右。不過金屬畢竟性質比較特殊，所以在一些特定的工程行業里，金屬坩堝也是必不可少的冶煉小工具。0 T% _; V9 s3 j4 H( A

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坩堝有個特點，就是其加熱后導熱既平均又穩定，這也是為何坩堝能夠用來制藥，在中醫里，甚至存在坩堝煎出的湯藥療效更好的的情況。坩堝對于軍事的發展也起到了至關重要的作用，很少有人知道火藥就是在坩堝里燒出來的。$ `8 b5 G% B! N2 c! j+ Z+ {" X8 W
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傳統火藥燒制后其實是一種深色醬汁，對其進行處理后才會成為我們所說的火藥，要知道火藥的成分是十分不穩定的，也就是說在燒制過程一旦出現任何偏差，都可能造成災難性的生產事故，所以直到今天現代火藥的制備中，坩堝仍舊是十分重量的一環。4 b9 X3 V  V7 S' R4 S" ]3 \

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雖然坩堝已經算是世界上最為堅固的材料，但坩堝同樣有克星。有一種腐蝕性極強的化學液體叫作王水，這種物質是一種混合而成的強酸，包括濃鹽酸和濃硫酸，幾乎可以腐蝕世界上所有物質。石墨坩堝也在其中，即便其已經是比較強大的抗腐蝕材料。' N' p5 `  t' Y7 K1 F9 n

- {) C2 u) E: d0 W" ]! V材料的進步和發展始終是一環扣一環，今天不同材質的坩堝正在幕后默默的為人類文明的發展做出貢獻，雖然我們大多數人很難在生活中接觸到這種特殊的工具，但正是因為這些坩堝的出現，才奠定了人類科技進步的基礎，甚至有網友調侃道：人類科技數千年的發展總結下來就是燒開水和燒石頭。
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作者: 畫圖還是畫圖    時間: 2023-9-15 17:08
看見標題就猜到應該是和陶器差不多的材料做的.



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