鎢的性質和主要用途

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1、鎢的性質和主要用途(一)鎢的性質鎢的熔點為3410℃，沸點約為5900℃，熱導率在10～100℃時為174瓦/米·K，在高溫下蒸發(fā)速度慢、熱膨脹系數很小，膨脹系數在0～100℃時，為4.5×10-6·K-1。鎢的比電阻約比銅大3倍。電阻率在20℃為10-8歐姆·米。鎢的硬度大、密度高(密度為19.25克/厘米3)，高溫強度好，電子發(fā)射性能亦佳。鎢的機械性能主要決定于它的壓力加工狀態(tài)與熱處理過程。在冷狀態(tài)下鎢不能進行壓力加工。鍛壓、軋壓、拉絲均需在熱狀態(tài)下進行。常溫下鎢在空氣中穩(wěn)定，在400-500℃鎢開始明顯氧化，形成藍黑色的致密的W03表面保護膜。常溫下鎢不易被酸、堿和王

2、水浸蝕，但溶解于氫氟酸和王水的混合液內。(二)鎢的主要用途鎢及其合金廣泛應用于電子、電光源工業(yè)。用于制造各種照明用燈泡，電子管燈絲使用的是具有抗下垂性能的摻雜鎢絲。摻雜鎢絲中添加錸。由含錸量低的鎢錸合金絲與含錸量高的鎢錸合金絲制造的熱電偶，其測溫范圍極寬(0～2500℃)，溫度與熱電動勢之間的線性關系好，測溫反應速度快(3秒)，價格相對便宜，是在氫氣氛中進行測量的較理想的熱電偶。鎢絲不僅觸發(fā)了一場照明工業(yè)的革命，同時還由于它的高熔點，在不喪失其機械完整性的前提下，成為電子的一種熱離子發(fā)射體，比如作掃描電(子顯微)鏡和透射電(子顯微)鏡的電子源。還用于作X射線管的燈絲。在X射

3、線管中，鎢絲產生的電子被加速，使之碰撞鎢和鎢錸合金陽極，再從陽極上發(fā)射出X射線。為產生X射線要求鎢絲產生的電子束的能量非常之高，因此被電子束碰撞的表面上的斑點非常之熱，故在大多數X射線管中使用的是轉動陽極。此外大尺寸的鎢絲還用作真空爐的加熱元件。鎢的密度為19.25克/厘米3，約為鐵(7.87克/厘米3)的2.5倍，是周期系最重的金屬元素之一?；阪u的這一特性制造的高密度的鎢合金(即高比重鎢合金)已成為鎢的一個重要應用領域。采用液相燒結工藝，在鎢粉中同時加入鎳、鐵、銅及少量其他元素，即可制成高密度鎢合金。根據組分的不同，高密度鎢合金可分為鎢—鎳—鐵和鎢—鎳—銅兩個合金系。通

4、過液相燒結，其密度可達17～18.6克／厘米3。所謂液相燒結是指混合粉末壓坯在燒結溫度下有一定量液相存在的燒結過程。其優(yōu)點在于液相潤濕固相顆粒并溶解少量固體物質，大大加快了致密化和晶粒長大的過程，并達到極高的相對密度。比如對通常在液相燒結時使用的鎳鐵粉而言，當燒結進行時，鎳鐵粉熔化。盡管在固相鎢(占95％的體分數)中液態(tài)鎳鐵的溶解度極小，但固態(tài)鎢卻易于溶解在液態(tài)鎳鐵中。一旦液體鎳鐵潤濕鎢粒并溶解一部分鎢粉，鎢顆粒則改變形狀，其內部孔隙當液流進入時立即消失。過程繼續(xù)下去，則鎢顆粒不斷粗化和生長，到最后產生接近100％致密且具有最佳顯微組織的最終產品。用液相燒結制成高密度鎢合金

5、除密度高外還有比純鎢更好的沖擊性能，其主要用途是制造高穿透力的軍用穿甲彈。碳化鎢在1000℃以上的高溫仍能保持良好的硬度，是切削、研磨的理想工具。1923年德國的施羅特爾(Schroter)正是利用WC的這一特性才發(fā)明WC-Co硬質合金的。由于WC-Co硬質合金作為切削刀具及拉伸、沖壓模具帶來了巨大的商機，很快在1926～1927年便實現了工業(yè)化生產。簡單地說，先將鎢粉(或W03)與碳黑的混合物在氫氣或真空中于一定溫度下碳化，即制成碳化鎢(WC)，再將WC與金屬粘結劑鈷按一定比例配料，經過制粉、成型、燒結等工藝，制成刀具、模具、軋輥、沖擊鑿巖鉆頭等硬質合金制品。目前使用的碳

6、化鎢基硬質合金大體上可分為碳化鎢—鈷、碳化鎢—碳化鈦—鈷、碳化鎢—碳化鈦—碳化鉭(鈮)—鈷及鋼結硬質合金等四類，在當前全球每年約5萬噸鎢的消費量中，碳化鎢基硬質合金約占63％。據最近的消息，全球硬質合金的總產量約33000噸/年，消耗鎢總供應量的50％～55％。鎢是高速工具鋼、合金結構鋼、彈簧鋼、耐熱鋼和不銹鋼的主要合金元素，用于生產特種鋼的鎢的用量很大。鎢可以通過固溶強化、沉淀強化和彌散強化等方法實現合金化，借以提高鎢材的高溫強度、塑性。通過合金化，鎢已形成多種對當代人類文明有重大影響的有色金屬合金。鎢中加入錸(3％～26％)能顯著提高延展性(塑性)及再結晶溫度。某些鎢錸

7、合金經適當高溫退火處理后，延伸率可達到5％，遠較純鎢或摻雜鎢的1％～3％為高。鎢中加入0.4％～4.2％氧化釷(ThO2)形成的鎢釷合金，具有很高的熱電子發(fā)射能力，可用作電子管熱陰極、氬弧焊電極等，但ThO2的放射性長期未得到解決。我國研制的鈰鎢(W-CeO2)合金及用La2O3和Y203作彌散劑制成的鑭鎢、釔鎢合金(氧化物含量一般在2.2％以下)代替W-Th02合金，均已大量用作氬弧焊、等離子焊接與切割及非自耗電弧爐等多種高溫電極。鎢銅、鎢銀合金是一種組成元素間并無反應因而不形成新相的粉冶復合材料。鎢銀、鎢銅合金