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 射線管的燈絲。在 X 射線管中, 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。
為產(chǎn)生 X 射線要求錸鎢絲產(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,是周期系最重的金屬元素之一。基于鎢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。
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, 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(Schroter)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,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。
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