钨的性质和用途
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钨丝的物质性质
钨丝的电阻率是5.3*10-8,钨的熔点高,电阻率大,强度好,蒸气压低,是所有纯金属中制作白炽灯丝的最佳材料。
作为一种典型的钨制品,钨丝是钨条经过锻打、拉拔后制成的一种细丝,英文名为tungsten wire,含钨量一般大于99.95%。
不过,由于金属钨的硬度和脆性较大,及加工困难,所以在生产钨丝的过程常掺入适量的氧化钾、氧化硅和氧化铝,经常修饰后的钨丝可称为掺杂钨丝、218钨丝或不下垂钨丝,其综合性能比纯钨丝的好。
从物理化学性质上来看,钨丝的特点包括熔点高、密度大、强度高、电阻率大、蒸气压低、蒸发速度慢、耐高温、耐磨损、耐冲击、耐酸碱等。
需要注意的是,根据颜色的不同,其可以分为黑钨丝和白钨丝;根据形状的不同,其可以分为绞直细丝、绞合细丝和螺旋细丝;根据尺寸大小的不同,其可以分为粗钨丝和细钨丝。
从生产工艺上来看,掺杂钨丝的制备步骤为:先将偏钨酸铵、硅酸钾、硝酸铝、氢氧化钾和盐酸溶液进行混合;然后将混合液进行喷雾干燥,干燥后的粉末用氢还原,制成掺杂钨粉;最后再经过压型,垂熔,旋锻,拉拔等操作,即可得到所需要的产品。
从用途上来看,钨丝可以用于照明、半导体和光伏等领域。
在照明领域中,其主要是作为白炽灯、卤钨灯等电光源的灯丝。
注意:灯丝之所以做成螺旋状的主要原因是在确保灯丝电阻较小的情况下,可以尽可能地延长它的长度,进而提高灯泡的亮度和使用寿命。
钨及其化合物1. 简介钨(符号:W)是一种重金属元素,原子序数为74。
它是地壳中含量很少的元素之一,但在自然界中主要以矿石的形式存在,如钨矿石和钨酸盐。
钨具有高熔点、高密度和良好的耐腐蚀性能,因此被广泛应用于各个领域。
钨及其化合物具有许多重要的应用,包括工业、冶金、电子、化学、医药等领域。
本文将深入探讨钨及其化合物的性质、制备方法以及应用领域。
2. 钨的性质2.1 物理性质钨是一种银白色金属,具有很高的密度(19.3 g/cm³),仅次于铂和金。
它具有很高的熔点(3422 °C)和沸点(5930 °C),使得它在高温环境下表现出优异的稳定性。
此外,钨还具有良好的导电和导热性能。
2.2 化学性质钨是一种非常稳定的元素,不受大多数酸和碱的侵蚀。
它可以与氧、硫、氮等元素形成多种化合物。
钨的最常见的氧化态是+6,但它也可以形成+4和+5的氧化态。
3. 钨化合物3.1 氧化钨(WO₃)氧化钨是一种常见的钨化合物,具有黄色或淡黄色的颜色。
它具有很高的稳定性和光学特性,因此被广泛应用于陶瓷、涂料、染料和催化剂等领域。
3.2 钨酸盐钨酸盐是一类以钨酸根离子(WO₄²⁻)为主要成分的化合物。
它们通常具有良好的溶解性和稳定性,在催化剂、电池、材料科学等领域有重要应用。
4. 钨及其化合物的制备方法4.1 钨的提取钨通常以矿石形式存在,如黑钨矿(FeWO₄)和白钨矿(CaWO₄)。
提取钨的方法包括浮选、重选、浸出等步骤,最终得到钨精矿。
然后,通过化学反应和冶炼过程,将钨精矿转化为纯净的钨金属。
4.2 钨化合物的合成钨化合物的合成方法多种多样,包括溶液法、固相法、气相法等。
具体方法根据目标化合物的性质和应用需求选择。
5. 钨及其化合物的应用领域5.1 工业领域由于钨具有高熔点和高密度,它被广泛应用于工业领域。
例如,钨被用作高温炉、电弧焊接电极、切削工具等。
5.2 冶金领域钨在冶金领域中也有重要应用。
钨的用途和应用领域及前景钨是一种重要的金属元素,具有高熔点、高密度、高硬度、高强度和良好的耐腐蚀性等特点,因此具有广泛的用途和应用领域。
下面我将详细介绍钨的用途和应用领域,以及其未来的发展前景。
1. 钨的用途(1)燃烧器和火箭发动机:钨是一种热稳定材料,具有极高的熔点和抗热腐蚀性,因此广泛应用于燃烧器和火箭发动机等高温环境下。
钨的高熔点使其能够在高温下保持稳定的性能,抗热腐蚀性使其能够抵御高温下的氧化和腐蚀。
(2)电子和电力工业:钨具有良好的导电性,低的膨胀系数和高的熔点,因此广泛应用于电子和电力工业。
例如,钨电极用于电弧焊接、电弧切割和电弧炉。
此外,钨的高熔点使其成为电子元件中的重要材料,如耐高温的电子电极、阴极和触发电子器件。
(3)合金材料:钨可以与其他金属形成高强度的合金材料,具有良好的实用性能。
例如,钨合金用于生产高速切削工具、高温合金、钢铁冶炼工具、航空航天部件等。
钨合金具有高硬度、高熔点、耐腐蚀和优良的耐磨性,使其在制造业中得到广泛应用。
(4)防弹材料:钨具有高密度和高硬度,因此被用于制造防弹材料和护甲。
钨合金可以提供更好的防弹效果和抗冲击性能,用于制造坦克、装甲车辆和防弹衣等。
(5)医疗领域:钨具有良好的生物相容性和抗溶性,因此被广泛应用于医疗领域。
例如,钨制的医疗器械和手术工具,在手术和治疗中被广泛使用。
此外,钨也被用于放射治疗中的X射线防护装置和核医学。
2. 钨的应用领域(1)航空航天工业:钨具有高强度和高温稳定性,在航空航天工业中有广泛的应用。
例如,钨合金用于制作航天器的发动机喷嘴和火箭发动机的喷管。
此外,钨也被用于生产航空发动机中的叶片和制动器件等。
(2)能源领域:随着能源需求的增加和清洁能源的发展,钨在能源领域的应用也逐渐增多。
例如,钨合金被用作电池材料、核反应堆中的包覆材料以及太阳能电池组件等。
(3)汽车工业:钨合金被广泛应用于汽车制造中,例如用于制造发动机活塞环、汽油喷嘴、刹车盘和变速器部件等。
钨熔点高的用途引言钨是一种重要的金属元素,具有很高的熔点。
它的熔点达到3422摄氏度,是所有金属中熔点最高的。
由于其特殊的性质,钨被广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍钨熔点高的用途。
1. 钨合金钨合金是将钨与其他金属元素(如铁、镍等)合金化制成的材料。
由于钨具有高熔点和高密度等特点,钨合金具有以下优势:•高温稳定性:由于钨合金的高熔点,它能够在极端高温下保持稳定性,不易软化、变形或融化。
钨合金常被用作高温工具、耐火材料和航空航天器件等。
•高密度:钨合金具有较高的密度,比大多数其他材料都要重。
这使得它在一些需要提供惯性力或增加质量的应用中非常有用。
在汽车工业中,钨合金被用作平衡块以提供稳定性。
•耐腐蚀性:钨合金能够抵抗多种化学物质的侵蚀,因此在一些要求耐腐蚀性的场合中得到广泛应用,如化工设备、医疗器械等。
•高硬度:钨合金具有很高的硬度,比大多数金属都要硬。
这使得它在切割、钻孔和磨削等领域中成为理想的材料。
2. 电子行业由于钨具有良好的导电性和高熔点,它在电子行业中得到了广泛应用。
•钨丝:由于钨具有良好的导电性和高熔点,它被用来制造灯丝。
在白炽灯和卤素灯中,钨丝被作为发光源使用。
•电子极片:在电子器件中,钨也常被用作极片材料。
由于其高熔点和低膨胀系数,钨极片能够在高温环境下保持稳定性,并具有较长的使用寿命。
•钨箔:由于钨具有良好的导电性和高熔点,它被用来制造电容器和集成电路等电子元件。
钨箔的高熔点使得它能够承受高温焊接过程。
3. 航空航天工业航空航天工业对材料的要求非常严格,需要材料具有高强度、耐高温和耐腐蚀等特性。
钨由于其高熔点和其他优异的性能,被广泛应用于航空航天工业中。
•引擎零件:由于钨合金具有高温稳定性和耐腐蚀性,它被用作航空发动机的关键部件。
喷气发动机中的喷嘴、涡轮和涡轮叶片等部件通常采用钨合金制造。
•火箭喷嘴:火箭发动机需要承受极端高温和高压环境,而钨由于其高熔点和耐腐蚀性,在火箭喷嘴中得到了广泛应用。
钨导热系数钨导热系数导热系数是指物质传递热量的能力,通常用W/(m·K)表示。
钨是一种高熔点金属,具有良好的导热性能,其导热系数随温度的变化而变化。
一、钨的基本概述1.1 钨的性质钨是一种灰白色金属,具有高密度、高硬度、高融点、高强度和耐腐蚀等特性。
它是地球上最稀有的元素之一,也是最重要的工业金属之一。
1.2 钨的应用领域由于其特殊的物理和化学性质,钨在许多领域都有广泛应用。
例如,在电子行业中,钨被用作电极材料;在航空航天工业中,它被用于制造发动机部件和火箭喷嘴;在医学领域中,它被用于制造放射线保护材料等。
二、钨导热系数的基本知识2.1 导热系数的定义导热系数是指单位时间内单位面积上温度梯度方向上传递的热量。
在材料科学中,导热系数是一种重要的物理参数,它反映了材料传递热量的能力。
2.2 钨导热系数的测量方法测量钨导热系数的方法有多种,其中比较常用的是横向热流法和纵向热流法。
横向热流法是指将样品放置在两个恒温环境之间,通过测量样品两端的温度差和加热功率来计算导热系数。
纵向热流法则是将样品置于一个恒温环境中,通过测量样品表面的温度差和加热功率来计算导热系数。
三、钨导热系数与温度的关系3.1 钨导热系数随温度变化的特点钨具有良好的导热性能,但其导热系数随着温度升高而逐渐降低。
这是因为随着温度升高,晶格振动增强,原子之间相互作用减弱,从而影响了电子和声子传输过程。
3.2 钨导热系数与温度变化规律在常温下,钨的导热系数约为174 W/(m·K)。
随着温度升高,钨的导热系数逐渐降低。
当温度达到3000K时,钨的导热系数约为98W/(m·K)。
四、影响钨导热系数的因素4.1 温度如前所述,钨的导热系数随着温度升高而逐渐降低。
4.2 结构和纯度钨的结构和纯度也会影响其导热性能。
晶格结构不同、晶粒尺寸不同以及杂质含量不同都会对钨的导热性能产生影响。
4.3 压力压力也是影响钨导热系数的因素之一。
钨元素由瑞典化学家舍勒于1781年从当时称为重石的矿物(现称白钨矿)中发现的,并以瑞典文tung(重)和sten(石头)的复合词tungsten命名这种新元素。
1783年西班牙人德卢亚尔兄弟(F·de Elhuyar)从黑钨矿中制得氧化钨,并用碳还原为钨粉。
钨呈银白色,是熔点最高的金属,熔点高达3400℃,居所有金属之首,沸点5555℃,比重(单晶钨),并具有高硬度、良好的高温强度和导电、传热性能,常温下化学性质稳定,耐腐蚀,不与盐酸或硫酸起作用。
钨在冶金和金属材料领域中属高熔点稀有金属或称难熔稀有金属。
钨及其合金是现代工业、国防及高新技术应用中的极为重要的功能材料之一,广泛应用于航天、原子能、船舶、汽车工业、电气工业、电子工业、化学工业等诸多领域。
特别是含钨高温合金主要应用于燃气轮机、火箭、导弹及核反应堆的部件,高比重钨基合金则用于反坦克和反潜艇的穿甲弹头。
钨精矿用于生产金属钨、碳化钨、钨合金及化合物。
一、钨矿原料特点(1)钨的地球化学特性及其在地质作用的行为钨是一种分布较广泛的元素,几乎遍见于各类岩石中,但含量较低。
通过有关地质作用加以富集才能形成矿床作为商品矿石开采。
钨在地壳中的平均含量为×10-6,在花岗岩中含量平均为×10-6。
钨在自然界主要呈六价阳离子,其离子半径为×10-10m。
由于W6+离子半径小,电价高,具有强极化能力,易形成络阴离子,因此钨主要以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿沉淀。
黑钨矿结晶温度为320~240℃,白钨矿的结晶温度为300~200℃。
在表生作用中,由于含钨矿物较稳定,常形成砂矿。
但在酸性条件下,含钨矿物可被分解,并以WO3形式溶于地表水中,在一定条件下形成某些钨的次生矿物。
有时以矿物微粒或离子形式被粘土或铁锰氧化物吸附而集聚于页岩、泥质细砂岩及铁锰矿层中。
金属钨锭原材料引言:金属钨锭是一种重要的工业原材料,具有高熔点、高密度和良好的耐腐蚀性能。
它广泛应用于电子、航空航天、化工、冶金等领域。
本文将从金属钨锭的来源、性质和应用等方面进行介绍。
一、来源:金属钨锭的主要来源是钨矿石。
钨矿石是一种含钨矿物的矿石,其中主要包含钨酸盐。
钨酸盐经过石碓破碎、矿石选别、磁选、浮选等工艺处理,最终提取出钨精矿。
钨精矿经过冶炼、提纯等步骤,得到金属钨锭。
二、性质:金属钨锭具有以下主要性质:1. 高熔点:金属钨锭的熔点达到3422℃,是最高的金属之一。
因此,金属钨锭可以在高温环境下稳定运行。
2. 高密度:金属钨锭的密度达到19.25g/cm³,是目前已知密度最大的金属。
这使得金属钨锭具有出色的阻尼性能和高强度。
3. 耐腐蚀性:金属钨锭在常温下具有良好的耐腐蚀性,可以抵抗大多数酸和碱的侵蚀。
这使得金属钨锭在化学工业中得到广泛应用。
三、应用:1. 电子领域:金属钨锭是制造电子器件的重要原材料。
由于其高熔点和高密度,金属钨锭可以用于制造电子管、X射线管、阴极等高温和高频设备。
2. 航空航天领域:由于金属钨锭具有优异的高温性能和高密度,它被广泛应用于航空航天领域。
例如,金属钨锭可以用于制造高温引擎喷嘴、制导系统和航空发动机零部件等。
3. 化工领域:金属钨锭在化工领域也有重要应用。
由于其耐腐蚀性好,金属钨锭可以用于制造化工反应器、催化剂载体等设备。
4. 冶金领域:金属钨锭在冶金领域具有重要作用。
由于其高熔点和高密度,金属钨锭可以用于制造高温炉具、电弧炉电极等。
结论:金属钨锭作为一种重要的工业原材料,其来源主要是钨矿石。
金属钨锭具有高熔点、高密度和良好的耐腐蚀性能。
它在电子、航空航天、化工和冶金等领域都有广泛应用。
随着科技的发展,对金属钨锭的需求将会更加增长,因此对其研发和生产具有重要意义。
中国产量占世界80%战略金属——钨秦为胜钨是稀有高熔点金属,也是重要的战略金属,其重要性堪比稀土,钨矿在古代被称为“重石”。
1781年由瑞典化学家卡尔·威廉·舍耶尔发现白钨矿,并提取出新的元素酸-钨酸,1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸,同年,用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉,并命名该元素。
钨在地壳中的含量为0.001%。
已发现的含钨矿物有20种。
钨矿床一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。
经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属,熔点极高,硬度很大。
含有钨的矿物有黑钨矿和白钨矿等。
钨的物理特征非常强,尤其是熔点非常高,是所有非合金金属中最高的。
纯钨主要用在电器和电子设备,其许多化合物和合金也用在许多其它方面(最常见的有灯泡的灯丝,在X射线管中以及在高温合金中也有钨使用)。
黑钨矿、白钨矿、钨铁矿等矿物含钨。
重要的钨矿位于玻利维亚、美国加利福尼亚州和科罗拉多州、中国、葡萄牙、俄罗斯以及韩国。
中国出产全世界钨的80%。
通过使用碳还原钨的氧化物获得纯的金属。
全世界钨的贮藏总量估计为700万吨,其中约30%是黑钨矿,70%是白钨矿。
但是目前大多数这些矿藏无法经济性地开采。
按照目前的消耗量这些矿藏只够使用约140年。
另一个获得钨的方法是回收。
回收的钨比钨矿含量高,事实上非常有利润。
一、钨的战略应用价值人类科技不断地发展,而我们的成就直接体现在对一些基础材料的应用,比如人类最早使用金属材料制造青铜器,大大提高了人们生活质量以及防卫攻击能力。
在现代军事上,对于材料的运用能力直接决定了武器的性能,40%的钛合金应用到了美国F22战斗机上,F22应用于发动机上的高温阻燃钛合金成就了其优异的性能。
这些基础材料都来源于原料,这些原料就来自于矿产资源。
大家都知道,我国是稀土资源大国,储量,产量皆是世界第一。
中国有色金属资源十分丰富,品种比较齐全。
目前,已发现的有色金属有80多种,其中钨、锑、锡、钛、稀土、锂、镁矿、铋矿、铅、锌等金属的储量居世界第一位。
钨稀有元素-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钨是一种稀有元素,属于周期表中的第74号元素,化学符号为W。
它具有高熔点、高密度、高硬度等优良物理性质,因此在工业和科学领域有着广泛的应用。
钨的发现和开发历史悠久,其在现代社会中地位重要,但钨资源却相对稀缺。
本文将从钨的发现历史、物理化学性质、工业与科学应用、资源保护与开发以及未来发展趋势等方面对钨进行深入探讨,希望能够更全面地了解这一重要稀有元素的价值和意义。
1.2 文章结构文章结构部分:本文分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分,将概述钨元素的基本信息,介绍钨的历史和发现,并明确本文的目的。
在正文部分,将详细讨论钨的发现与历史、钨的物理性质与化学性质,以及钨在工业与科学中的应用。
最后,在结论部分,将总结钨在现代社会中的地位,讨论钨资源的保护与开发,以及展望钨的未来发展趋势。
整个文章结构清晰,层次分明,有助于读者全面了解钨这一稀有元素的重要性和未来发展方向。
1.3 目的:本文旨在探讨钨这一稀有元素的重要性和广泛应用,介绍钨的发现与历史、物理性质与化学性质,以及其在工业与科学中的应用。
同时,分析钨在现代社会中的地位,探讨钨资源的保护与开发,以及钨的未来发展趋势。
通过本文的研究,旨在让读者更深入地了解钨这一稀有元素在人类社会中的重要性和未来发展的潜力。
部分的内容2.正文2.1 钨的发现与历史钨是一种稀有元素,它在自然界中并不常见。
钨最早是在青铜时代被发现的,当时人们并不知道这种物质的存在。
直到1783年,西班牙化学家德尔皮亚杰首次从一种新矿石中分离出了钨。
他将这种矿石命名为"沃尔芬矿",后来被命名为钨矿。
在19世纪,随着化学分析和矿产学的发展,人们对钨有了更深入的了解。
南非、葡萄牙和康瓦尔的矿区开始开采钨矿,成为钨的主要生产地。
随着对钨的应用需求不断增长,钨的重要性也日益凸显。
它被广泛应用于灯丝、电机、工具和合金等领域。
钨的发现与历史不仅是对这种稀有元素的认识,也反映了人类对材料科学和工业发展的不断探索和进步。
钨的应用特点及原理1. 介绍钨(符号:W)是一种化学元素,属于过渡金属。
它的特点在于其高熔点、高密度和良好的电子发射性能。
由于这些特点,钨在许多领域具有广泛的应用。
本文将介绍钨的应用特点及其原理。
2. 应用特点钨具有以下几个显著的应用特点:•高熔点:钨具有非常高的熔点,达到3422°C。
这使得钨可以在高温环境下保持其稳定性和原有性能,使其非常适合用于高温工艺和高温设备中。
•高密度:钨具有非常高的密度,为19.3克/立方厘米。
这使得钨具有良好的抗辐射能力,在核设备、航天器和高速工具等领域得到广泛应用。
•良好的电子发射性能:钨具有优异的电子发射性能,可以在低电压下产生高电子能量。
这使得钨被广泛应用于电子器件、电视显像管和射频管等领域。
3. 应用原理钨的应用原理主要基于其特殊的物理和化学性质。
以下是钨的一些应用原理:•高熔点的应用原理:钨的高熔点使其在高温环境下具有良好的稳定性。
这使得钨可以用于制造高温炉、热电偶、高温容器等设备。
•高密度的应用原理:钨的高密度使其具有良好的辐射抗性。
在核工程中,钨被用作辐射屏蔽材料,可以有效减少核辐射对人体的危害。
•良好的电子发射性能的应用原理:钨的电子发射能力较好,可以在低电压下产生高能量的电子。
这使得钨被广泛应用于电子器件中,如电视显像管、射频管等。
4. 应用领域钨的应用领域十分广泛,涵盖了许多重要的工业和科学领域。
以下是钨常见的应用领域:•电子器件:钨被广泛应用于电视显像管、射频管、真空断路器等电子器件中,主要是因为其良好的电子发射性能。
•核工程:由于钨具有高密度和辐射抗性,因此在核工程中被用作辐射屏蔽材料和控制材料。
•航空航天器:钨的高密度和高熔点使其成为航空航天器中重要的材料,用于制造发动机喷嘴、燃烧室等部件。
•高温工艺:钨的高熔点和良好的稳定性使其非常适合在高温工艺中使用,例如高温炉、高温容器等设备。
•光学器件:钨被用作制造X射线管的阴极材料。
钨的高熔点和电子发射性能使其成为理想的阴极材料。
钨的化学元素符号是W。
一、钨的性质
钨是一种金属元素,具有高密度、高熔点、高硬度、良好的导电性和导热性等物理性质。
钨的化学性质较稳定,常温下不与空气反应,仅在加热时能与氧、氮、氟、氯等非金属发生反应。
1. 高密度:钨的密度为19.35克/立方厘米,是金属元素中仅次于铅的第二高密度金属。
2. 高熔点:钨的熔点为3410℃,是所有金属元素中熔点最高的。
3. 高硬度:钨的硬度较高,摩氏硬度为7-8,仅次于钻石。
4. 良好的导电性和导热性:钨具有良好的导电性和导热性,可用于制造电触头、电极等。
5. 化学性质稳定:钨在常温下不与空气反应,仅在加热时能与氧、氮、氟、氯等非金属发生反应。
二、钨的应用
由于钨具有上述优异的物理和化学性质,使其在工业和科技领域得到了广泛的应用。
以下是钨的主要应用领域:
1. 制造灯丝:钨因其高熔点、高耐腐蚀性和良好的导电性而被用于制造灯泡和电子管的灯丝。
2. 制造硬质合金:钨与碳、钴等元素结合可制成硬质合金,广泛用于制造切削工具、钻头、刀具等。
3. 制造高速钢:钨是制造高速钢的重要合金元素之一,可提高钢的强度和硬度。
4. 制造电子器件:钨在电子器件制造中有着广泛的应用,如电子管中的阴极、栅极和灯丝等。
5. 制造高温合金:钨可以显著提高高温合金的强度和蠕变性能,使其在航空航天等领域得到广泛应用。
6. 制造核工业材料:由于钨具有高耐腐蚀性和良好的核性能,被用于制造核反应堆中的结构材料和燃料元件等。
钨元素高温环境下的利器钨,化学元素符号为W,原子序数为74,是一种稀有金属,在高温环境下表现出强大的耐热性和稳定性。
由于其独特的物理和化学性质,钨元素在许多行业中被广泛应用。
本文将探讨钨元素在高温环境下的特性以及其在工业领域中的重要应用。
一、钨元素的物理性质钨元素具有很高的熔点和沸点,分别为3,422℃和5,555℃。
这使得钨在高温环境下能够保持其结构的稳定性和强度。
此外,钨还具有高密度和高熔解热,使其成为许多高温应用中的理想选择。
二、钨元素的化学性质钨元素在常温下不会与大多数酸和碱发生反应,表现出很高的化学稳定性。
在高温环境下,钨也能保持其化学稳定性,并表现出抗腐蚀的特性。
这使得钨在一些特殊的工业过程中能够承受极端的化学环境,如酸洗和高温腐蚀环境。
三、钨元素在高温合金中的应用1. 钨合金钨合金是一种由钨与其他金属元素合金化而成的材料。
由于钨的高熔点和高密度,钨合金具有出色的高温力学性能和耐热性。
因此,钨合金被广泛用于航空航天、汽车、电子和化工等领域中制造高温部件和工具。
2. 钨丝和钨电极由于钨的高熔点和良好的电导率,钨丝和钨电极被广泛用于高温环境中的电子设备和照明应用中。
钨丝可以承受高温而不融化,同时能够提供稳定的电流,因此常用于电子真空器件和高温灯泡。
3. 钨加热器钨具有良好的电热性能,因此被广泛应用于高温加热领域。
钨加热器可以在高温环境下产生高温并快速传导热量,因此在工业加热和热处理过程中得到广泛使用。
4. 钨注射器和真空炉零件由于钨的高熔点和耐腐蚀性,钨元素在制造真空炉和高温实验设备的零件中得到广泛应用。
钨注射器可以在高温下稳定运行,并能够抵抗许多腐蚀性气体和液体的侵蚀。
总结:钨元素作为一种高耐热性和稳定性的金属,在高温环境下发挥了重要的作用。
通过了解钨元素的物理和化学性质,我们可以看到它在工业领域中的广泛应用。
从钨合金到钨丝、钨电极、钨加热器,再到钨注射器和真空炉零件,钨元素为许多高温应用提供了强有力的支持。
钨的性质和用途钨属于难熔金属,其熔点高达3410±20℃,是熔点最高的金属,且具有高温强度和硬度在2000~2500℃高温下蒸汽压仍很低。
钨密度19.3克/厘米3,为钢的2.5倍,与黄金相当。
钨的导电性能好,膨胀系数小,硬度大,弹性模数高,延展性好。
钨的耐腐蚀性强,在室温下不与任何浓度的酸和碱起作用;在380~400℃时,三氧化钨开始被氢气还原;在630℃以上,氢气可将二氧化钨还原成金属钨粉。
钨与炭及一些含炭气体,在高温下反应生成具有重要工业价值的坚硬、耐磨、难熔的碳化钨。
碳化钨基硬质合金用作切削工具、冲模具、钻井凿岩工具、轧辊、穿甲弹头和抗热耐磨件等;铸造碳化钨用于耐磨件的堆焊、涂层;碳化钨粒制造无齿锯条。
钨以碳化钨形态的消费量,约占钨的总消费量的一半以上。
以钨为主要成分的特殊合金有:难熔合金用于燃气涡轮机叶片、火箭喷嘴,导弹、核反应堆部件等;高比重合金用作重型穿甲弹头,导航陀螺仪转子、平街重块以及自动手表的制动器等;钨镍铜等合金用作X-和γ—射线防护屏,放射线物质的容器等;钨铜、钨银等合金是高压高频电触点材料;钨铼合金组成的热电偶可测量温度范围从室温到2835℃。
钨是钢的重要合金元素,他提高钢的强度、硬度和耐磨性。
主要钨钢有高速工具钢,热作模具钢,系列工具、模具钢,军械钢,涡轮钢,磁钢等。
钨在钢铁小的应用量,约占钨的总消费量的20~30%。
金属钨材包括丝、棒、带、管和薄片等,是重要的电光源材料,电子元件和高温材料,用于各种照明灯具、电子管、X—射—线管,非自耗电极、金属喷镀和热元件等。
钨的化合物可作石油化工工业催化剂,纺织、塑料工业阻燃剂、媒染剂、颜料,染料、荧光材料、装饰油漆、固体润滑剂等。
总之,钨以合金元素、碳化钨、金属材料或化合物形态用于钢铁、机械、矿山、石油、火箭、宇航、电子、核能、军工及轻工等工业中,是国民经济各部门及尖端技术不可缺少的重要材料。
钨元素的坚不可摧探索钨在高温和耐腐蚀材料中的应用钨元素的坚不可摧:探索钨在高温和耐腐蚀材料中的应用钨元素,具有高熔点、高密度和强大的耐高温性能,被誉为“金属之王”。
在工业领域中,钨被广泛应用于高温和耐腐蚀的材料制备中。
本文将探索钨元素在高温和耐腐蚀材料中的应用,以及相关领域的发展和前景。
第一部分:钨元素的基本性质钨是一种化学元素,原子序数为74,属于过渡金属。
其最显著的特点是高熔点,达到了3422摄氏度,是所有金属中的最高值。
钨的密度也相对较高,为19.3克/立方厘米,仅次于金属铂铱。
这些基本性质使得钨具有出色的耐高温性能和较高的强度,非常适合在高温和腐蚀环境中应用。
第二部分:钨在高温材料中的应用钨的高熔点和优异的耐高温性能使其成为高温材料的重要组成部分。
钨可以用于制造高温合金、高温陶瓷、高温涂层等材料,用于航空航天、核能、电力、化工等领域。
例如,钨合金可以用于制造高温发动机零部件,提高发动机的工作效率和寿命。
此外,钨还可以用于制备热电偶、高温电容器等高温传感器元件。
第三部分:钨在耐腐蚀材料中的应用除了耐高温性能,钨还具有极强的耐腐蚀性能,可以防止金属在腐蚀环境中受到侵蚀。
因此,在化工、海洋工程和核能等领域中,钨被广泛应用于耐腐蚀材料的制备。
例如,使用钨制备的钨合金可以用于化工反应器的内衬,保护反应器不受酸碱和其他腐蚀性介质的侵蚀。
此外,钨还可以合金化制备高耐蚀的不锈钢和耐腐蚀涂层,用于海洋平台和海底管道等耐腐蚀材料的制造。
第四部分:钨材料应用领域的发展和前景随着科技的不断进步,钨材料的应用领域不断扩展。
例如,在新能源行业中,钨材料可以用于制造高温电力设备、太阳能电池板和磁共振成像仪等高温和耐腐蚀材料。
同时,钨材料的制备工艺也在不断改进,如溅射沉积、等离子喷涂和熔覆等技术,以提高材料的性能和可靠性。
未来,钨材料有望在核聚变、航天航空、电子信息等领域发挥更重要的作用。
结论钨元素具有出色的耐高温和耐腐蚀性能,在高温和腐蚀环境中具有广泛的应用前景。
(一)钨的性质钨的熔点为3410℃,沸点约为5900℃,热导率在10~100℃时为174瓦/米·K,在高温下蒸发速度慢、热膨胀系数很小,膨胀系数在0~100℃时,为4.5×10-6·K-1。
钨的比电阻约比铜大3倍。
电阻率在20℃为10-8欧姆·米。
钨的硬度大、密度高(密度为19.25克/厘米3),高温强度好,电子发射性能亦佳。
钨的机械性能主要决定于它的压力加工状态与热处理过程。
在冷状态下钨不能进行压力加工。
锻压、轧压、拉丝均需在热状态下进行。
常温下钨在空气中稳定,在400-500℃钨开始明显氧化,形成蓝黑色的致密的W03表面保护膜。
常温下钨不易被酸、碱和王水浸蚀,但溶解于氢氟酸和王水的混合液内。
(二)钨的主要用途钨及其合金广泛应用于电子、电光源工业。
用于制造各种照明用灯泡,电子管灯丝使用的是具有抗下垂性能的掺杂钨丝。
掺杂钨丝中添加铼。
由含铼量低的钨铼合金丝与含铼量高的钨铼合金丝制造的热电偶,其测温范围极宽(0~2500℃),温度与热电动势之间的线性关系好,测温反应速度快(3秒),价格相对便宜,是在氢气氛中进行测量的较理想的热电偶。
钨丝不仅触发了一场照明工业的革命,同时还由于它的高熔点,在不丧失其机械完整性的前提下,成为电子的一种热离子发射体,比如作扫描电(子显微)镜和透射电(子显微)镜的电子源。
还用于作X射线管的灯丝。
在X射线管中,钨丝产生的电子被加速,使之碰撞钨和钨铼合金阳极,再从阳极上发射出X射线。
为产生X射线要求钨丝产生的电子束的能量非常之高,因此被电子束碰撞的表面上的斑点非常之热,故在大多数X射线管中使用的是转动阳极。
此外大尺寸的钨丝还用作真空炉的加热元件。
钨的密度为19.25克/厘米3,约为铁(7.87克/厘米3 )的2.5倍,是周期系最重的金属元素之一。
基于钨的这一特性制造的高密度的钨合金(即高比重钨合金)已成为钨的一个重要应用领域。
采用液相烧结工艺,在钨粉中同时加入镍、铁、铜及少量其他元素,即可制成高密度钨合金。
钨的性质和用途(一)钨的性质钨的熔点为3410℃,沸点约为5900℃,热导率在10~100℃时为174瓦/米·K,在高温下蒸发速度慢、热膨胀系数很小,膨胀系数在0~100℃时,为4.5×10-6·K-1。
钨的比电阻约比铜大3倍。
电阻率在20℃为10-8欧姆·米。
钨的硬度大、密度高(密度为19.25克/厘米3),高温强度好,电子发射性能亦佳。
钨的机械性能主要决定于它的压力加工状态与热处理过程。
在冷状态下钨不能进行压力加工。
锻压、轧压、拉丝均需在热状态下进行。
???钨的可塑性强。
一根1公斤重的钨棒,可以拔成长约400公里、直径只有1%毫米的细丝。
这种细丝在3000℃高温环境中,仍具有一定强度,而且发光率高,使用寿命长,是制造各种灯泡灯丝的好材料。
白炽灯、碘钨灯,乃至世界上最新颖的灯泡、灯管,都用钨丝制造。
常温下钨在空气中稳定,在400-500℃钨开始明显氧化,形成蓝黑色的致密的W03表面保护膜。
常温下钨不易被酸、碱和王水浸蚀,但溶解于氢氟酸和王水的混合液内。
(二) 钨的主要用途世界上开采出的钨矿,80%用于优质钢的冶炼,15%用于生产硬质钢,5%其他用于其他用途。
钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、切削金属,是一种用途较广的金属。
1.钨在钢铁中的重要作用钨是钢的重要合金元素,提高钢的强度,硬度和耐磨性。
主要钨钢有高速工具钢,热作模具钢,系列工具、模具钢,军械,涡轮钢,磁钢等。
用钨钢制造工具,要比普通钢工具强度高几倍乃至几十倍;用钨钢制造炮筒、枪筒,在连续射击时,即使筒身被弹丸摩擦得滚烫,仍能保持良好的弹性和机械强度。
在金属切削机床上,用钨钢做车刀,温度高达1000℃仍能坚硬如故。
把含钨3%到15%的钨铬钴合金钢喷镀或堆焊到普通钢零件的表面,就等于给零件穿上坚硬的“盔甲”,既能耐温抗压,又能抵抗腐蚀,减少磨损,使用寿命可延长几十倍。
由于钨钢的超群特性和宽广用途,全世界每年生产的钨,有90%都用来制造钨钢。
广泛采用的高速钢含有9%—24%的钨、3.8%—4.6%的铬、1%—5%的钒、4%—7%钴、0.7%—1.5%碳。
高速钢的特点是在空气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。
合金工具钢中的钨钢含有0.8%——1.2%的钨;铬钨硅钢含有2%—2.7%的钨;铬钨钢中含有2%—9%的钨;铬钨锰钢中含有0.5%—1.6%的钨。
含钨的钢用于制造各种工具:如钻头、铣刀、拉丝模、阴模和阳模,气支工具等零件。
钨磁钢是含有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%钼、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。
2.钨合金在工业上的应用钨是高速工具钢、合金结构钢、弹簧钢、耐热钢和不锈钢的主要合金元素,钨可以通过固溶强化、沉淀强化和弥散强化等方法实现合金化,借以提高钨材的高温强度、塑性。
通过合金化,钨已形成多种对当代人类文明有重大影响的有色金属合金。
钨中加入铼(3%~26%)能显着提高延展性(塑性)及再结晶温度。
某些钨铼合金经适当高温退火处理后,延伸率可达到5%,远较纯钨或掺杂钨的1%~3%为高。
钨中加入0.4%~4.2%氧化钍(ThO2)形成的钨钍合金,具有很高的热电子发射能力,可用作电子管热阴极、氩弧焊电极等,但ThO2的放射性长期未得到解决。
我国研制的铈钨(W-CeO2)合金及用La2O3和Y203作弥散剂制成的镧钨、钇钨合金(氧化物含量一般在2.2%以下)代替W-Th02合金,均已大量用作氩弧焊、等离子焊接与切割及非自耗电弧炉等多种高温电极。
钨铜、钨银合金是一种组成元素间并无反应因而不形成新相的粉冶复合材料。
钨银、钨铜合金实际上不是合金,故被视为假合金。
钨银合金即是常提及的渗银钨。
此类合金含20%~70%铜或银,兼有铜、银的优异导电导热性能与钨的高熔点、耐烧蚀等性能,主要用作火箭喷嘴、电触点及半导体支承件。
国外一种北极星A-3导弹的喷嘴就是用渗有10%~15%银的钨管制造的,重量达数百千克的阿波罗宇宙飞船用的火箭喷嘴也是钨制造的。
钨钼合金具有比纯钨更高的电阻率、更优异的韧性,已用作电子管热丝、玻璃密封引出线。
钨作为合金元素,在有色金属合金中要提及的还有超合金。
上个世纪40年代为适应航空用涡轮发动机对高温材料的需要,在隆隆的炮火中诞生了超合金。
超合金由镍基、钴基、铁基三类特种结构合金组成。
它们在高温(500~1050 ℃)下作业时仍能保持极高的强度、抗蠕变性能、抗氧化性能及耐蚀性。
此外,它们在长达数年的使用期限内,可保证不会断裂,也就是具有耐高周期疲劳和低周期疲劳的特性。
这类性能对人命关天的航空航天产业万分重要。
钨在钢铁工业中是重要的合金元素,能提高钢的强度、硬度和耐蚀性。
含钨的硬质合金(碳化钨),硬度大、耐磨、耐蚀和耐热,用于制造钻头、刀具和耐高温的零件等。
含钨60~90%的钨铜(或钨银)合金是优良的接触材料,可用作电键、刀形开关、断路器及点焊电极等。
钨镍铜合金可作α和γ射线的防护屏。
在火箭发动机中,由钨制成的不冷却喷管能耐3127℃的高温和承受高压、高热应力。
在照明及电子工业上作发光材料和X射线阴极靶。
还可作高温电阻炉加热体。
钨和钨铼(26%)合金所组成的热电偶,可测量温度范围从室温到2835℃。
二硒化钨可作资深润滑轴承的润滑剂,其润滑温度范围为-217~350℃。
钨的化合物颜料具有较亮的光泽,经久耐用。
以钨为主要成分的特殊合金有:难熔合金甩手燃气涡轮机叶片、火箭喷嘴,导弹、核反应堆部件等;高比重合金用作重型穿甲弹头,导航陀螺仪转子、平衡重块以及自动手表的制动器等;镍铜等合金用作X—和y—射线防护屏,放射线物质的容器等;铜、钨银等合金是高压高频电触点材料;钨铼合金组成的热电可测量温度范围从室温到2835℃。
基于钨的高密度制造高比重钨合金已成为钨的一个重要应用领域。
采用液相烧结工艺,在钨粉中同时加入镍、铁、铜及少量其他元素,即可制成高密度钨合金。
根据组分的不同,高密度钨合金可分为钨—镍—铁和钨—镍—铜两个合金系。
通过液相烧结,其密度可达17~18.6克/厘米3 。
所谓液相烧结是指混合粉末压坯在烧结温度下有一定量液相存在的烧结过程。
其优点在于液相润湿固相颗粒并溶解少量固体物质,大大加快了致密化和晶粒长大的过程,并达到极高的相对密度。
比如对通常在液相烧结时使用的镍铁粉而言,当烧结进行时,镍铁粉熔化。
尽管在固相钨(占95%的体分数)中液态镍铁的溶解度极小,但固态钨却易于溶解在液态镍铁中。
一旦液体镍铁润湿钨粒并溶解一部分钨粉,钨颗粒则改变形状,其内部孔隙当液流进入时立即消失。
过程继续下去,则钨颗粒不断粗化和生长,到最后产生接近100%致密且具有最佳显微组织的最终产品。
用液相烧结制成高密度钨合金除密度高外还有比纯钨更好的冲击性能,其主要用途是制造高穿透力的军用穿甲弹。
热强和耐磨合金作为最难熔的金属钨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,例如航空发动机的活门、压模热切刀的工作部件、涡轮机叶轮、挖掘设备、犁头的表面涂层。
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。
目前使用的知名超合金共有35~40个牌号,其中相当一部分的主成分之一为钨(见表)。
这些合金中钨的用量最低为0.6%,最高为15%,占有比例并不高,但从高温工程如航空工业和热电厂对他们的需求绝对数量看,其用量将十分可观。
估计全球在超合金中,大约2/3以上用于航空航天业,1/7用于核电站、燃气涡轮电站,另1/7用于海事作业和运输业。
3.钨在硬质合金的应用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,还含有钛、钽和铌的碳化物。
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最好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。
碳化钨在1000℃以上的高温仍能保持良好的硬度,是切削、研磨的理想工具。
将钨粉(或W03)与碳黑的混合物在氢气或真空中于一定温度下碳化,即制成碳化钨(WC),再将WC与金属粘结剂钴按一定比例配料,经过制粉、成型、烧结等工艺,制成刀具、模具、轧辊、冲击凿岩钻头等硬质合金制品。
目前使用的碳化钨基硬质合金大体上可分为碳化钨—钴、碳化钨—碳化钛—钴、碳化钨—碳化钛—碳化钽(铌)—钴及钢结硬质合金等四类,在当前全球每年约5万吨钨的消费量中,碳化钨基硬质合金约占63%。
据最近的消息,全球硬质合金的总产量约33000吨/年,消耗钨总供应量的50%~55%。
4.钨合金在电子工业中的应用钨及其合金广泛应用于电子、电光源工业。
用于制造各种照明用灯泡,电子管灯丝使用的是具有抗下垂性能的掺杂钨丝。
掺杂钨丝中添加铼,由含铼量低的钨铼合金丝与含铼量高的钨铼合金丝制造的热电偶,其测温范围极宽(0~2500℃),温度与热电动势之间的线性关系好,测温反应速度快(3秒),价格相对便宜,是在氢气氛中进行测量的较理想的热电偶。
利用金属钨的高熔点,在不丧失其机械完整性的前提下,成为电子的一种热离子发射体,比如作扫描电(子显微)镜和透射电(子显微)镜的电子源。
还用于作X射线管的灯丝。
在X射线管中,钨丝产生的电子被加速,使之碰撞钨和钨铼合金阳极,再从阳极上发射出X射线。
为产生X射线要求钨丝产生的电子束的能量非常之高,因此被电子束碰撞的表面上的斑点非常之热,故在大多数X射线管中使用的是转动阳极,大尺寸的钨丝还用作真空炉的加热元件。
在电子工业尤其是集成电路制造中,利用化学气相沉积(CVD)在衬底上形成薄膜的技术,是一项与粉冶技术生产钨的体材料(块材)产品完全不同的工艺。
最常见的是用六氟化钨作CVD沉积过程的钨源。
室温下的WF6是液体,但通过待涂覆的零件时WE6因本身极高的蒸气压而与氢气合流,在大约300℃通过WF6+3H2→W+6HF反应而有选择地涂在工件表面上。
如沉积在集成电路上形成的钨通道(vias)作为小的金属插头可连接到电路板的另一条水平导线上。
这种小插头的直径为0.4毫米,长径比为2.5,以后还可以把直径缩小到0.1毫米,使长径比达到5。
由于钨具有优异的导电性,且不与周围的材料反应等条件,因此CVD法是填充通道、净化不需要钨的表面的唯一方法。