金属钨

金属钨

 

 

1、概述

  是,也是重要的战略物资。我国是产钨大国,钨资源储量520万吨,占世界总储量的65%,产量及出口量均居世界{dy}。湖南、江西、河南三省的钨资源储量居全国的前三位,其中湖南、江西两省的钨资源储量占全国的55.48%。湖南以白钨为主,江西以黑钨为主,其黑钨资源占全国黑钨资源总量的42.40%。

 

2、性质

  钨是稀有高熔点,属于元素周期系中第六周期(第二长周期)的 VIB族。钨是一种银白色金属,外形似。钨的熔点高,蒸气压很低,蒸发速度也较小。它的主要物理性质如下:

  元素符号&sp; W

  原子序数  74

  稳定及其所占%  180(0.14);182(26.41); 183(14.40);184(30.64);186(28.41)

  相对原子质量183.85

  自由原子的层结构  1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25P65d46S2

  原子体积  9.53 cm3/mol

    19.35 g/cm3

  晶体结构及晶格常数  α-W:体心立方    a=3.16524 nm(25℃)

                    β-W:立方晶格    a=5.046 nm(630℃以下稳定)

  熔点  3410±20℃

    沸点  5927℃

  熔化潜热  40.13±6.67kJ/mol

  升华热  847.8 kJ/mol(25℃)

  蒸发热  823.85±20.9kJ/mol(沸点)

  温度系数  0.00482 I/℃

  子逸出功  4.55 eV

  热中子俘获面  19.2 b

  弹性模量  35000~38000 M(丝材)

  扭力模量  ~36000Mpa

  体积模量  3.108×1011-1.579×107t+0.344×103t2 Pa

  剪切模量  4.103×1011-3.489×107t+7.55×103t2 Pa

  压缩性  2.910-7 cm/kg

  钨有两种变型,α和β。在标准温度和常压下,α型是稳定的体心立方结构。β型钨只有在有氧存在的条件下才能出现。它在630℃以下是稳定的,在630℃以上又转化为α钨,并且这一过程是不可逆的。

 

3、用途

  18世纪50年代曾发现钨对钢性质的影响。然而,钨钢开始生产和广泛应用是在19世纪末和20世纪初。

  1900年在巴黎世界展览会上,首次展出了。因此,钨的提取从此得到了迅猛发展。这种钢的出现标志了金属切割加工领域的重大技术进步。钨成为最重要的合金元素。

  1900年,俄国发明家А.Н.Ладыгин首先建议在中应用钨。在1909年Кулидж制定基于法,采用压力加工的工艺方法之后,钨才有可能在电真空技术中得到广泛的应用。

  1927~1928年采用以为主成分研制出,这是钨的发展史中的一个重要阶段。这些合金各方面的性质都超过了{zh0}的,在现代技术中得到了广泛的使用。

  钨以纯金属状态和以合金系状态广泛应用于现代技术中,合金系状态中最主要的是合金钢、以碳化钨为基的硬质合金、耐磨和强热合金。钨主要分别应用于以下工业领域。

  工业    钨大部分用于生产特种钢。广泛采用的高速钢含有9%~24%的钨、3.8%~4.6%的、1%~5%的、4%~7%、0.7%~1.5%碳。高速钢的特点是在中有高的强化回火温度(700~800℃)下,能自动淬火,因此,直到600~650℃它还保持高的硬度和耐磨性。钢中的钨钢含有0.8%~1.2%的钨;铬钨含有2%~2.7%的钨;铬钨钢中含有2%~9%的钨;铬钨钢中含有0.5%~1.6%的钨。含钨的钢用于制造各种工具:如、、拉丝模、阴模和阳模,气支工具等零件。钨钢是含有5.2%~6.2%的钨、0.68%~0.78%碳、0.3%~0.5%铬的永磁体钢。钨钴磁钢含有11.5%~14.5%的钨、5.5%~6.5%、11.5%~12.5%钴的硬磁材料。它们具有高的磁化强度和矫顽磁力。

  碳化钨基硬质合金    钨的碳化物具有高的硬度、耐磨性和难熔性。这些合金含有85%~95%的碳化钨和5%~14%的钴,钴是作为粘结剂金属,它使合金具有必要的强度。主要用于加工钢的某些合金中,还含有、和的碳化物。所有这些合金都是用粉末冶金法制造的。当加热到1000~1100℃时,它们仍具有高的硬度和耐磨性。硬质合金刀具的切削速度远远地超过了{zh0}的工具钢刀具的切削速度。硬质合金主要用于切削工具、矿山工具和拉丝模等。

  热强和耐磨合金    作为最难熔的是许多热强合金的成分,如3%~15%的钨、25%~35%的铬、45%~65%的钴、0.5%~2.75%的碳组成的合金,主要用于强烈耐磨的零件,例如的活门、压模热切刀的工作部件、涡轮机叶轮、挖掘设备、犁头的面涂层。

  在航空和火箭技术中,以及要求机器零件,发动机和一些仪器的高热强度的其它部门中,钨和其它给熔金属(钽、铌、钼、铼)的合金用作热强材料。

  触头材料和高比重合金    用粉末冶金方法制造的钨-(10%~40%的)和钨-银合金,兼有铜和银的良好的导电性、导热性和钨的耐磨性。因此,它成为制造闸刀、断路器、点焊等的工作部件非常的效的触头材料。成分为90%~95%的钨、1%~6%的、1%~4%的铜的高比重合金,以及用代铜(~5%)的合金,用于制造陀螺仪的转子、、控制舵的平衡锤、放射性同位素的放射护罩和料筐等。

  电真空照明材料    钨以钨丝、钨带和各种锻造元件用于电子管生产、无线电电子学和X射技术中。钨是白织灯丝和螺旋丝的{zh0}材料。高的工作温度(2200~2500℃)保证高的发光效率,而小的蒸发速度保证丝的寿命长。钨丝用于制造电子振荡管的直热阴极和栅极,高压的阴极和和各种电子仪器中旁热阴极加热器。用钨做X光管和气体放电管的对阴极和阴极,以及无线电设备的触头和原子焊枪电极。钨丝和钨棒作为高温炉(达3000℃)的是加热器。钨加热器在氢气气氛、惰性气氛或真空中工作。

  钨的化合物    钨酸钠用于生产某些类型的漆和颜料,以及中用于布疋加重和与铵和铵混合来制造耐火和防布疋。还用于金属钨、钨酸及钨酸盐的制造以及、颜料、、电镀等方面。也用作催化剂等。钨酸在工业中是媒染剂与染料和在工业中用作制取高辛烷的催化剂。二硫化钨在有机合成中,如在合成汽油的制取中用作固体的润滑剂和催化剂。

 

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