• 鈉鉀合金

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    簡介

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    合金金,俗稱 NaK(通常發音為 /n?k/),是堿金屬鈉(Na,原子序數 11)和鉀(K,原子序數 19)的合金,在室溫下通常為液態。 可提供各種商業等級。 NaK 與水(與其組成元素一樣)具有很強的反應性,暴露在空氣中可能會著火,因此必須采取特殊的預防措施進行處理。

    屬性

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    物理性質

    含有40%~90%質量鉀的NaK在室溫下呈液態。 低共熔混合物由質量百分比為 77% 的鉀和 23% 的鈉 (NaK-77) 組成,在 ?12.6 至 785 °C(9.3 至 1,445.0 °F)范圍內為液體,密度為 0.866 g/cm3 21 °C (70 °F) 和 0.855 g/cm3 在 100 °C (212 °F),使其密度低于水。 它與水具有高度反應性,通常儲存在己烷或其他碳化合物中,或者如果需要高純度和低氧化水平,則儲存在惰性氣體(通常是干燥的氮氣或氬氣)中。

    NaK 具有非常高的表面張力,這使得大量的 NaK 被拉成面包狀。 它的比熱容為 982 J/(kg·K),大約是水的四分之一,但由于熱導率較高,因此在溫度梯度上的熱傳遞更高。

    化學性質

    當儲存在空氣中時,它會形成黃色超氧化鉀涂層并可能燃燒。 這種超氧化物與水和有機物發生爆炸性反應。 NaK 的密度不足以沉入大多數碳氫化合物,但會沉入較輕的礦物油中。 如果超氧化物已經形成,以這種方式儲存是不安全的。 1999 年 12 月 8 日,橡嶺 Y-12 設施發生了一次大爆炸,當時 NaK 在意外泄漏后清理干凈,并且用礦物油處理不當,被金屬工具劃傷。 液態合金還會侵蝕 PTFE(聚四氟乙烯)。

    其他低熔點合金

    其他低熔點合金為 Cs77K23,在 ?37.5 °C (?35.5 °F),Cs19Na 在 ?30°C (?22°F) 和 Na2Rb23 在 ?5°C (23°F)。 這種合金由 40.8% 的銫、11.8% 的鈉和 47.4% 的鉀組成,熔點為 ?79.4 °C (?110.9 °F)。

    用法

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    冷卻液

    NaK 已被用作實驗性快中子核反應堆的冷卻劑。 與商業工廠不同的是,這些工廠經常關閉和放油。 使用鉛或純鈉(實際反應堆中使用的其他材料)需要持續加熱以保持冷卻劑為液體。 使用 NaK 克服了這一點。 敦雷快堆就是一個例子。

    蘇聯 RORSAT 雷達衛星由 BES-5 反應堆提供動力,該反應堆用 NaK 冷卻。 除了寬的液體溫度范圍外,NaK 還具有非常低的蒸氣壓,這在太空真空中很重要。

    在軌道衛星上用作冷卻劑的一個意外后果是產生了額外的空間碎片。 NaK 冷卻劑已從包括 Kosmos 1818 和 Kosmos 1867 在內的多顆衛星中泄漏出來。冷卻劑會自行形成幾厘米大小的鈉鉀液滴。 這些物體是太空碎片。

    Danamics LMX Superleggera CPU 冷卻器使用 NaK 將熱量從 CPU 傳輸到散熱片。

    干燥劑

    與水接觸會產生氫氣。 因此,鈉鉀合金被用作蒸餾前干燥溶劑中的干燥劑

    液壓油

    共晶 NaK(NaK-77,一種按質量計含 77% 鉀和 23% 鈉的合金)可用作高溫和高輻射環境中的液壓油,溫度范圍為 -12 至 760 °C(10 至 1,400°F)。 其在 538 °C(1,000 °F)時的體積模量為 2.14 GPa,高于室溫下的液壓油。 其潤滑性差,故不宜采用容積式泵,必須采用離心泵

    合金

    添加銫可將有用的溫度范圍轉變為 ?71 至 704 °C(?96 至 1,299 °F)。 NaK-77 在超音速低空導彈的液壓和流體系統中進行了測試。 NaK 也可用于傳輸高溫壓力傳感器內部的力,作為水銀的替代品。

    化學方法

    NaK可用作某些反應的催化劑,如布洛芬的生產。

    合成與生產

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    在工業上,NaK 是在反應蒸餾中生產的。

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    詞條目錄
    1. 簡介
    2. 屬性
    3. 物理性質
    4. 化學性質
    5. 其他低熔點合金
    6. 用法
    7. 冷卻液
    8. 干燥劑
    9. 液壓油
    10. 化學方法
    11. 合成與生產

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