鎢的性質(zhì)和主要用途

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1、鎢的性質(zhì)和主要用途㊣鎢鉬材料的應(yīng)用鎢鉬材料常常因?yàn)橐韵?種性質(zhì)而在不同工業(yè)中得到重要應(yīng)用。1）高熔點(diǎn)2）極低的蒸氣壓（這對(duì)難熔和真空行業(yè)的應(yīng)用尤其重要。）3）高溫物理強(qiáng)度大（用于高溫環(huán)境中的結(jié)構(gòu)件）4）抗蠕變（高溫負(fù)載結(jié)構(gòu)件。尺寸穩(wěn)定性高。如：大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的鍛造模具。）5）高的彈性模量6）極低的熱脹系數(shù)（對(duì)于金屬-陶瓷結(jié)構(gòu)，金屬-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，金屬-石墨結(jié)構(gòu)的應(yīng)用非常重要。如在LED領(lǐng)域，被視為大功率LED的未來(lái)的V-LED將會(huì)使用鉬或者鉬銅材料作為基底材料）7）優(yōu)良的導(dǎo)電率（金屬特性）8）優(yōu)

2、良的導(dǎo)熱性（金屬特性）9）選擇性的抗侵蝕能力(一)鎢的性質(zhì)鎢的熔點(diǎn)為3410℃，沸點(diǎn)約為5900℃，熱導(dǎo)率在10～100℃時(shí)為174瓦/米·K，在高溫下蒸發(fā)速度慢、熱膨脹系數(shù)很小，膨脹系數(shù)在0～100℃時(shí)，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(qiáng)度好，電子發(fā)射性能亦佳。鎢的機(jī)械性能主要決定于它的壓力加工狀態(tài)與熱處理過(guò)程。在冷狀態(tài)下鎢不能進(jìn)行壓力加工。鍛壓、軋壓、拉絲均需在熱狀態(tài)下進(jìn)行。常溫下鎢在空氣中

3、穩(wěn)定，在400-500℃鎢開(kāi)始明顯氧化，形成藍(lán)黑色的致密的W03表面保護(hù)膜。常溫下鎢不易被酸、堿和王水浸蝕，但溶解于氫氟酸和王水的混合液內(nèi)。(二)鎢的主要用途鎢及其合金廣泛應(yīng)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(cè)溫范圍極寬(0～2500℃)，溫度與熱電動(dòng)勢(shì)之間的線(xiàn)性關(guān)系好，測(cè)溫反應(yīng)速度快(3秒)，價(jià)格相對(duì)便宜，是在氫氣氛中進(jìn)行測(cè)量的較理想的熱電偶。鎢絲不僅觸發(fā)了一場(chǎng)照明工

4、業(yè)的革命，同時(shí)還由于它的高熔點(diǎn)，在不喪失其機(jī)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(xiàn)管的燈絲。在X射線(xiàn)管中，鎢絲產(chǎn)生的電子被加速，使之碰撞鎢和鎢錸合金陽(yáng)極，再?gòu)年?yáng)極上發(fā)射出X射線(xiàn)。為產(chǎn)生X射線(xiàn)要求鎢絲產(chǎn)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(diǎn)非常之熱，故在大多數(shù)X射線(xiàn)管中使用的是轉(zhuǎn)動(dòng)陽(yáng)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

5、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(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。采用液相燒結(jié)工藝，在鎢粉中同時(shí)加入鎳、鐵、銅及少量其他元素，即可制成高密度鎢合金。根據(jù)組分的不同，高密度鎢合金可分為鎢—鎳—鐵和鎢—鎳—銅兩個(gè)合金系。通過(guò)液相燒結(jié)，其密度可達(dá)17～18.6克／厘米3。所謂液相燒結(jié)是指混合粉末壓坯在燒結(jié)溫度下有一定量液相存在的燒結(jié)過(guò)程。其優(yōu)點(diǎn)在于液相潤(rùn)濕固相顆粒并溶解少量固體物質(zhì)，大大加快了致密化和晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程，并達(dá)到極高的相對(duì)密度。比如對(duì)通常在液相燒結(jié)時(shí)使用的鎳鐵粉而言，

6、當(dāng)燒結(jié)進(jìn)行時(shí)，鎳鐵粉熔化。盡管在固相鎢(占95％的體分?jǐn)?shù))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(rùn)濕鎢粒并溶解一部分鎢粉，鎢顆粒則改變形狀，其內(nèi)部孔隙當(dāng)液流進(jìn)入時(shí)立即消失。過(guò)程繼續(xù)下去，則鎢顆粒不斷粗化和生長(zhǎng)，到最后產(chǎn)生接近100％致密且具有最佳顯微組織的最終產(chǎn)品。用液相燒結(jié)制成高密度鎢合金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(guó)的施羅特爾(Schrot

7、er)正是利用WC的這一特性才發(fā)明WC-Co硬質(zhì)合金的。由于WC-Co硬質(zhì)合金作為切削刀具及拉伸、沖壓模具帶來(lái)了巨大的商機(jī)，很快在1926～1927年便實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，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(jié)劑鈷按一定比例配料，經(jīng)過(guò)制粉、成型、燒結(jié)等工藝，制成刀具、模具、軋輥、沖擊鑿巖鉆頭等硬質(zhì)合金制品。目前使用的碳化鎢基硬質(zhì)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(jié)硬質(zhì)合金等四類(lèi)

8、，在當(dāng)前全球每年約5萬(wàn)噸鎢的消費(fèi)量中，碳化鎢基硬質(zhì)合金約占63％。據(jù)最近的消息，全球硬質(zhì)合金的總產(chǎn)量約33000噸/年，消耗鎢總供應(yīng)量的50％～55％。鎢是高速工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、耐熱鋼和不銹鋼的主要合金元素，用于生產(chǎn)特種鋼的鎢的用量很大。鎢可以通過(guò)固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化等方法實(shí)現(xiàn)合金化，借以提高鎢材的高溫強(qiáng)度、塑性。通過(guò)合金化，鎢已形成多種對(duì)當(dāng)代人類(lèi)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(jié)晶溫