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。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
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。 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。
1923 年德国的施罗特尔(Schroter)正是利用 WC 的这一特性才发明 WC-Co 硬 质合金的。由于 WC-Co 硬质合金作为切削刀具及拉伸、冲压模具带来了巨大的 商机,很快在 1926~1927 年便实现了工业化生产。简单地说,先将钨粉(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%。 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, 用于生产特种钢的钨的用量很大。
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%)能显著提高延展性(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。 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
lai铼,一种金属元素,是高熔点金属之一。根据权威专业书籍《兰氏化学手册》,铼的熔点为3180摄氏度而不是3440摄氏度。其熔点低于金属钨的3410摄氏度,不是熔点最高的金属。可用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等,化学上用做催化剂。铼有两种天然同位素:Re-185稳定,Re-187 有放射性。
铼是一个真正的稀有元素。它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小,仅仅大于镤和镭这些元素。再加上它不形成固定的矿物,通常与其他金属伴生。这就使它成为存在于自然界中被人们发现的最后一个元素。
它的用途:1、铼主要用作石油工业的催化剂。
2、铼具有很高的电子发射性能,广泛应用于无线电、电视和真空技术中。
3、铼具有很高熔点,是一种主要的高温仪表材料。同时含铼合金也用于航空发动机耐热部件的制造,全球约80%的铼用于生产航空发动机。
高纯铼粉
4、铼和铼的合金还可作电子管元件和超高温加热器以蒸发金属。
5、钨铼热电偶在3100℃也不软化,钨或钼合金中加25%的铼可增加延展性能。铼在火箭、导弹上用作高温涂层用,宇宙飞船用的仪器和高温部件如热屏蔽、电弧放电、电接触器等都需要铼。
6、金属铼及其合金可制自来水笔尖和高温热电偶。在醇类脱氢、合成氨等化工中作催化剂。含铼的合金可耐高温。由于铼的存在分散,价格昂贵,实际应用尚待开发。还用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等。
钨铼合金具有一系列优良的性能,诸如高熔点、高强度、高硬度、高塑性、高再结晶温度、高电阻率、高热电势值、低蒸汽压、低电子逸出功和低的延一脆性转变温度。典型钨铼合金的性能如图7右图册(a)所示。从图7右图可以看出,掺杂铼的再结晶温度远高于纯钨铼的再结晶温度。
钨和铼都是高熔点金属,它们广泛应用于高温领域。但它们还有缺点,纯钨性脆,再结晶温度很低;纯铼加工性能很差,价格昂贵。使它们的应用范围均受到很大的限制。钨与铼制成各种成分钨铼合金,这些合金克服了纯钨和纯铼的缺点,具有很多优良性能,像高熔点、高强度、高硬度、高塑性,电阻率高、高的再结晶温度、高的热电势值、低的蒸气压、低的电子逸出功和低的塑一脆性转变温度等,同时它们还有优良的抗“水循环"反应性能,价格也比纯铼低75~95%。
所以钨铼合金在电子技术、热力控制、现代核子技术和宇宙航行技术、测温领域、仪器仪表、电器和其它尖端科学技术部门都得到了广泛的应用。特别是钨铼合金丝匹配成热电偶,具有很高的热电势和灵敏度,而且测温范围广,反应速度快,抗腐蚀性好,是测温领域中良好的热传感材料。由于钨铼热电偶代替铂铑热电偶是大势所趋。
在电真空技术方面的应用
电子管、显像管和灯泡热丝的主要性能要求是:
①低温延性好(即一次绕丝成形性好)。加工态丝材经过绕制、折叠或扭曲成各种形状和各种尺寸的灯丝,相互之间要有良好的绝缘性,低的塑一脆性转变温度,良好的均匀性和一致性;
②低温退火延性好(即二次绕丝成形性好)。一次绕丝后的灯丝零件,均要进行退火以固定零件形状和尺寸。一般在丝材一次再结晶温度范围内进行退火。只有低温退火延性好的丝材,才能满足二次绕垒(制双螺旋灯丝)或多次绕丝和折叠的要求;
⑧高温延性好(即二次再结晶后的延性)。去芯线、运输、装管等过程中都要受振两和冲击,延性差的灯丝就会被破坏。制成的灯丝要在高温下使用,在使用过程中要使灯丝保持所要求的形状;
④高温抗下垂性能好。由于灯丝大部分以螺旋状存在,灯丝较长,而且有一定的质量。在使用过程中要保持螺距不发生变化,高温抗下垂性是关键。 [4]
用作电接点材料
电器开关常用许多触点材料,如汽车喇叭触点和点火触点、电压调节器触点、电话机触点、各种电器开关触点等。在工作时,各对触点相互摩擦和电火花腐蚀及高频次接触等特点,因此,制作触点材料应满足下列要求:①材料的接触电阻小,②电弧的伏安特性小,⑧浸蚀率小等。
能作为触点材料应用的金属有:铜、银、铂、铑、铱、钨、钼、铼、钨一铜合金、钨一银合金、钨一钦合金和高比重合金等。钨、钼、铼和它们的合金已广泛用于汽车喇叭触点和点火器触点。钨铼合金用于触点材料还是近几年开发的产晶,它可以和铂、铱、铑等贵重金属触点比美。
用作热电偶材料
各种成分钨铼合金丝均可配对成钨铼热电偶。在工业实践中应用较广泛的钨铼热电偶有: 、掺杂 、 和 等钨铼热电偶。它们有高的热电势值和高的灵敏度,热电势——温度对应关系线性好,测量温度高(可达2800 ℃),精度高(其允许偏差为±0.25%t、±0.5%t和±1%t等三种)。
钨铼热电偶主要应用于真空、还原性气氛和惰性气氛中测温和高温领域测温。在氧化气氛中采取一些特殊防氧化措施,可代替铂铑热电偶测温。钨铼热电偶的价格比单铂锗热电偶低12~18倍,钨铼热电偶代替铂铑热电偶测温具有明显的经济效益,越来越被人们所重视。 [4]
其他方面的应用
(1)高温结构材料
宇航飞行器中用钨铼合金有:挡热板,火箭喷管外围部件,锥体部件,发动机或引擎件的涂料。钨铼合金容器和 加热到2000℃无反应用于提炼铀的坩埚材料。高温炉的发热体和隔热屏,蒸发高纯金属的坩埚,高温领域的弹簧、螺钉、螺母、支撑杆和连接杆等用钨铼合金,具有良好的塑性。
(2)耐磨材料
由于钨铼合金硬度高,强度高,耐磨性相磨腐蚀性好,可用来制做打印机的打印针,其寿命可达一亿次。此外还可制作笔尖、测绘仪器的重心锤和耐磨零件等。
(3)电极材料
含氧化钍、氧化锆和氧化铈弥散质点的钨铼合金棒材,用于氩弧焊机的电极和非自耗电弧炉熔炼电极,它耐高温和抗烧蚀,使用寿命长。 [4]
请输入你的答案...1、铼主要用作石油工业的催化剂,
2、铼具有很高的电子发射性能,广泛应用于无线电、电视和真空技术中。
3、铼具有很高熔点,是一种主要的高温仪表材料。
4、铼和铼的合金还可作电子管元件和超高温加热器以蒸发金属。
5、钨铼热电偶在3100℃也不软化,钨或钼合金中加25%的铼可增加延展性能;铼在火箭、导弹上用作高温涂层用,宇宙飞船用的仪器和高温部件如热屏蔽、电弧放电、电接触器等都需要铼。
6、金属铼及其合金可制自来水笔尖和高温热电偶;在醇类脱氢、合成氨等化工中作催化剂;含铼的合金可耐高温;由于铼的存在分散,价格昂贵,实际应用尚待开发。还用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等。
钨铼合金是以钨为基体,加入不同含量的铼元素组成的合金。钨和铼都是难熔金属,将两种成分进行组合,在铼效应的作用下,钨铼合金具有比钨更好的延展性,更高的再结晶温度,更好的抗蠕变性,以及更高的电阻率,钨铼合金具有良好的机械性能,可加工,可焊接。
1、铼的最大用途是作石化工业上的催化剂。目前,世界上铼在这方面的消耗量占总消耗量的60%以上。
2、含铼的钽、钨合金被认为是最耐高温性能,已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。
3、钨铼热电偶最高可测3100℃的高温。铼钨合金用来制造电子管阴极,寿命比钨长100倍,用于制造电接触器,特别是制造海船永磁发电机接触器,经久耐用。
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