Самое тугоплавкое вещество: температура плавления вольфрама

Разбор химического элемента

Вольфрам находится на 74-й позиции таблицы Менделеева и обозначается латинским «W». В классическом виде мы видим серебристое твердое тело с беловатым оттенком. Элемент принадлежит стороне.

Впервые о вольфраме заговорили в конце 16 века. Невероятно твердый материал получил название вольфрамит, что с латыни звучит как «волчья пена». Первое извлечение вольфрама в лаборатории произошло в 1781 году под руководством шведа Шееле.

Физика вольфрама химия вольфрама

Металл имеет плотность 19,3 грамма на кубический сантиметр.	Коррозионная стойкость имеет большое значение.
Низкая магнитная восприимчивость превращает вольфрам в группу парамагнетиков.	Валентность от 2 до 6 с максимальной стабильностью при значении 3.
Твердость вещества по Бринеллю составляет почти 490 килограммов на квадратный миллиметр.	В нормальных условиях он инертен, но в процессе «красного каления» медленно начинает окисляться до оксида вольфрама.
Удельное сопротивление электричеству при нормальных условиях составляет 70 * 10 ^ (-9) Ом * метр.	По ряду напряжений вольфрам занимает место после водорода.
Скорость звука в отожженном вольфраме составляет 4300 метров в секунду.	Он не растворяется в кислой серной и соляной среде, но растворяется в пероксидах на основе водорода.
При температуре выше 1600 градусов по Цельсию пластичность увеличивается и становится податливой.	Если окислитель присутствует, он действует как реагент. Когда значение в градусах Цельсия повышается до 550, процессы идут во много раз быстрее.

Чистый вольфрам не обнаружен. Его кларки присутствуют на поверхности земной коры в концентрации 0,00014%. Средняя оценка между разными породами колеблется от 0,1 до 2,0 грамма на тонну. Классификация элементов по маркировке представлена ​​в следующей таблице.

Нюансы работы с вольфрамовыми электродами ЭВТ-15

 

Маркировка примесей Роль примесей

«ВЧ»	Чистый металл	Без примесей
«ЭТО ИДЕТ»	Введение алюминия и кремнезема	Повышенная стабильность формы при высоких температурах. Увеличение усилия после отжига и повышение температурного режима первичной рекристаллизации
«ВМ»	Кремниевая щелочь + торий	Повышенная рекристаллизационная структура и прочность при воздействии высоких температур.
«ВТ»	Оксид тория	Повышение эмиссионных качеств
«IN E»	Оксид иттрия	Повышение эмиссионных качеств
«ВЛ»	Оксид лантана	Повышение эмиссионных качеств
«БП»	Рений	Повышенный уровень пластичности, прочности при воздействии высоких температур, удельного сопротивления и т.д.
«ВРН»	Примеси без добавок	—
«МВ»	Молибден	Увеличение параметра прочности + параллельное повышение пластичности материала после отжига.

Канада и Китай обладают крупнейшими месторождениями вольфрамовых руд. Также есть небольшие месторождения в России и Корее. Ежегодно добывается около 60 000 тонн тугоплавкого металла. Доля Китая в этом составляет 40% +. Лидерами импорта являются США, Япония и Германия, а экспортерами — Китай, Южная Корея и Австралия.

В следующей таблице объясняется, как использовать вольфрам.

Сфера охвата

Специальная сталь	В этом случае вольфрам является ключевым компонентом или добавкой в ​​сплав. К специальным сталям с включениями вольфрама относятся быстрорежущие стали (до 23% W), инструментальные стали (до 2%) и хром-вольфрам-марганцевые (до 1,5%). Из специальных сталей
Твердые сплавы	Карбидная основа на связке с вольфрамом — это присадка с высокой огнеупорностью, прочностью + износостойкостью. Доля чистого вольфрама составляет от 85% до 95%. Для режущих кромок деталей используются твердые сплавы.
Сплавы износа	Здесь использовано все свойство тугоплавкости вольфрама. Популярными жаропрочными сплавами являются вариации с включениями хрома или кобальта. Сплав используется в качестве поверхностного покрытия, которое сильно изнашивается. В частности, автомобильные запчасти.
Тяжелые и контактные сплавы	В эту категорию входят сплавы, содержащие медь или серебро. Материал эффективно проявляет себя при производстве комплектующих для будильников, сварочных электродов и тому подобного.
Осветительные приборы	Вольфрамовая проволока — это основа для нитей, которые мы обычно используем в повседневной жизни. Кроме того, стержни из тонких металлических сплавов используются в качестве электрического нагревательного элемента для высокотемпературных печей. Работа указанных деталей происходит в вакуумной сфере или другой газообразной инертной среде на основе водорода.
Компоненты электродов при сварке	«W» — это основа для дуговой сварки. Материал выдерживает колоссальные температуры, позволяя сваривать любой существующий металл.

По распространенности вольфрамовые стержни занимают лидирующие позиции по количеству штук. Сырьем для производства веток является пруток. Указанные детали служат основой для сварки в повседневной жизни и на производстве. Не отстает по популярности вольфрамовая проволока. Далее будут описаны особенности прямого производства вольфрама + его заготовки.

Сплавы, содержащие вольфрам

Сегодня выделяют однофазные сплавы вольфрама. Это подразумевает введение одного или нескольких элементов. Наиболее известны соединения вольфрама с молибденом. Сплав с этим элементом увеличивает прочность вольфрама на разрыв. Кроме того, к однофазным сплавам относятся следующие системы: вольфрам-титан / цирконий, ниобий, гафний.

Однако рений придает вольфраму большую пластичность, сохраняя при этом другие показатели на его характерном высоком уровне. Но практическое применение таких соединений ограничено трудностями извлечения Re.

Поскольку вольфрам является наиболее тугоплавким материалом, получить его сплавы традиционным способом сложно. При температуре плавления вольфрама другие металлы уже кипят или даже переходят в газовую фазу. Современные технологии позволяют получать ряд сплавов электролизом. Например, вольфрам-никель-кобальт, который используется не для изготовления целых деталей, а для нанесения защитного слоя на менее прочные металлы.

Также в промышленности по-прежнему актуален способ получения вольфрамовых сплавов методами порошковой металлургии. Это требует создания особых условий технологического процесса, в том числе наличия вакуума. Особенности взаимодействия металлов с вольфрамом делают его предпочтительным для соединений не связанной природы, а с использованием 3, 4 и более компонентов. Такие сплавы особенно твердые, но малейшее отклонение от процентного содержания того или иного элемента приводит к увеличению хрупкости готового сплава.

§2. Вольфрамовые электроды

Дуговая сварка
Сварочные электроды — один из важнейших компонентов, необходимых для сварки. Наиболее широко они используются при дуговой сварке. Относится к термическому классу сварки, при котором плавление осуществляется за счет тепловой энергии. Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) — наиболее распространенный сварочный процесс. Тепловая энергия создается электрической дугой, которая горит между электродом и заготовкой (деталью, деталью). Дуга — это мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов, паров металлов. Электрод подает электрический ток на сварной шов, чтобы создать дугу.

Сварочные электроды

Сварочный электрод представляет собой катанку с покрытием (или без покрытия). Существует большое разнообразие сварочных электродов. Они различаются по химическому составу, длине, диаметру, определенный тип электродов подходит для сварки определенных металлов и сплавов и т.д. И т.д. Разделение сварочных электродов на расходные и нерасходуемые — один из важнейших их видов классификация.

Плавящиеся сварочные электроды расплавляются в процессе сварки, их металл вместе с расплавленным металлом заготовки используется для восстановления сварочной ванны. Эти электроды изготовлены из стали и меди.

Неплавящиеся электроды не плавятся при сварке. К этому типу относятся угольные и вольфрамовые электроды. При сварке неплавящимся вольфрамовым электродом необходимо использовать присадочный материал (обычно сварочную проволоку или пруток), который плавится и вместе с расплавленным материалом детали образует сварочную ванну.

Кроме того, сварочные электроды покрыты и не покрыты. Покрытие играет важную роль. Его составные части могут обеспечить наплавленный металл заданного состава и свойств, стабильное горение дуги и защиту расплавленного металла от воздействия воздуха. Следовательно, компоненты покрытия могут быть легирующими, стабилизирующими, газообразующими, шлакообразующими, раскисляющими, а само покрытие может быть кислотным, рутиловым, основным или целлюлозным.

Вольфрамовые электроды для сварки

Как отмечалось ранее, вольфрамовые электроды не являются расходными материалами и используются при сварке присадочной проволокой. Эти электроды в основном используются для сварки цветных металлов и их сплавов (вольфрамовый электрод с добавкой циркония), высоколегированных сталей (вольфрамовый электрод с добавкой тория EWT), а также вольфрамовый электрод подходит для получения сварного валика большей прочности и свариваемые детали могут иметь различный химический состав.

Сварка аргонно-вольфрамовыми электродами довольно распространена. Эта среда положительно влияет на процесс сварки и качество сварного шва. Вольфрамовые электроды могут быть изготовлены из чистого вольфрама или содержать различные добавки, улучшающие качество процесса сварки и наплавки. Особенностью неплавких сварочных электродов из чистого вольфрама (например, вольфрамового электрода марки EHF) является не очень хорошее зажигание дуги.

Зажигание дуги происходит в три этапа:

• короткое замыкание электрода на заготовке;
• вывод электрода на небольшое расстояние;
• возникновение устойчивого дугового разряда.

Для улучшения зажигания дуги и достижения высокой стабильности дуги при сварке в вольфрамовые электроды добавляют цирконий. Торизация (вольфрамовый электрод EVT-15) также улучшает зажигание дуги и увеличивает срок службы сварочных электродов. Добавление иттрия в вольфрамовые электроды (вольфрамовый электрод ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3) позволяет использовать их в различных токовых средах. Например, это может быть дуга переменного или постоянного тока. В первом случае сварочная дуга питается от источника переменного тока. Различают однофазные и трехфазные источники питания дуги. Во втором — от источника постоянного тока.
Аргонодуговая сварка (дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в атмосфере аргона)

Этот тип сварки доказал свою эффективность при сварке цветных металлов, таких как молибден, титан, никель и высоколегированных сталей. Это вид дуговой сварки, при котором источником тепла, необходимого для создания сварочной ванны, является электрический ток. В этом типе аргонодуговой сварки основными элементами являются вольфрамовый электрод и инертный газ аргон. Во время сварки аргон подается на вольфрамовый электрод и защищает его, зону дуги и сварочную ванну от атмосферной газовой смеси (азот, водород, углекислый газ). Эта защита значительно улучшает качественные характеристики сварного шва, а также защищает сварочные вольфрамовые электроды от быстрого возгорания на воздухе. Газ аргон можно использовать при сварке большого количества металлов и сплавов, так как он инертен.

Стандарт для вольфрамовых электродов

В России неплавящиеся вольфрамовые электроды производятся в соответствии с требованиями стандартов и технических условий. Между ними:
ГОСТ 23949-80 «Электроды неплавящиеся вольфрамовые сварочные. Технические условия»; ТУ 48-19-27-88 «Вольфрам лантанизированный в виде стержней. Технические условия»; ТУ 48-19-221-83 «Прутки вольфрамовые итруратные. Марка СВИ-1. Технические условия »; ТУ 48-19-527-83« Электроды неплавящиеся вольфрамовые сварочные ЭВЛ и ЭВЛ-2. Технические условия”.

История открытия

Впервые его получили испанские братья де Эльгуяр в 1783 году. Самое интересное, что название «вольфрам» существовало еще до открытия самого элемента. Еще в 16 веке оловянные металлурги обнаружили, что большое количество олова было потеряно, и этот минерал получил это название.

В 1781 году Шееле получил триоксид вольфрама из минерала под названием шеелит. Затем открытие Шееле подтвердил Бергман, который разбил его тяжелым камнем.

Однако Берцелиус предпочел другое название — вольфрам. Вольфрам можно было называть разными именами: чертополох, вольфрам, шеелит или вольфрамовая фасоль.

В современном мире, особенно в США, Франции и Великобритании, вольфрам называют вольфрамом.

ПРИМЕНЕНИЕ

Огнеупорность и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей в осветительных приборах, а также в кинескопах и других электронных лампах.
Вольфрам из-за своей высокой плотности является основой тяжелых сплавов, которые используются для изготовления противовесов, подкалиберных бронебойных сердечников и оперенных снарядов стреловидной формы артиллерийских орудий, сердечников бронебойных снарядов и сверхскоростных гироскопических роторов для стабилизации полета баллистических ракет (до 180 тыс об / мин).

Вольфрам используется в качестве электродов для аргонодуговой сварки. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и стойкостью к истиранию. Из них изготавливают хирургические инструменты (сплав амалоя), броню для танков, пули для торпед и пуль, важнейшие детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей. Вольфрам используется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения используется в таких печах в качестве термопары.

Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (токарная обработка, фрезерование, строгание, долбление), сверлении, в горнодобывающей промышленности широко используются твердые сплавы и композиционные материалы на основе карбида вольфрама (например, вин, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко распространенные в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смеси карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особенно жесткие условия обработки, такие как кованое долбление и строгание жаропрочных сталей и ударное сверление твердых материалов). Он широко используется в качестве легирующего элемента (часто в сочетании с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированные стали «быстроходного» класса с маркировкой, начинающейся с буквы П, практически всегда содержат вольфрам. (P18, P6M5. От быстро — быстро, быстро).

Сульфид вольфрама WS2 используется в качестве высокотемпературной смазки (до 500 ° C). Некоторые соединения вольфрама используются в качестве катализаторов и пигментов. Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются в качестве сцинтилляционных детекторов рентгеновского и другого ионизирующего излучения в ядерной физике и ядерной медицине.

Дителлурид вольфрама WTe2 используется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ / К). Искусственный радионуклид мощностью 185 Вт используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях веществ. Стабильный 184W используется в составе сплавов с ураном-235, используемых в твердотельных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный распространенный изотоп вольфрама с низким сечением захвата тепловых нейтронов (примерно 2 барн).

Вольфрам — W

Молекулярный вес	183,84 г / моль
Происхождение названия	лат. Spuma lupi («волчья пена») или он. Вольф Рам («волчий крем», «волчий крем»)
Статус IMA	подтверждено в 2011 году

Основные характеристики

Помимо максимальной тугоплавкости, это одно из самых тяжелых и твердых веществ. B Чистый вольфрам имеет серебристо-белый цвет. Хорошо поддается ковке (при 1600 ° C). Он отличается превосходной стабильностью в условиях вакуума.

Физические свойства:

• плавится при температуре 3422 ° С;

• кипит при температуре 5555 ° С;

• плотность вольфрама — 19,25 г / см3;

• сопротивление — 55⋅10-9 Ом • м (20 ° С);

• магнитная восприимчивость — 0,32⋅10-9;

• твердость (по Бринеллю) — 488 кг / мм2.

Вольфрам обладает важными химическими свойствами:

• устойчив к кислотам в нормальных условиях;

• легче взаимодействует с окислителями, чем с тяжелыми металлами;

• реагирует со многими элементами, в результате чего образуются соединения различной сложности;

• слабо растворяется в щелочи при нагревании;

• валентность в соединениях 2-6 ​​(чем выше валентность, тем стабильнее).

Область применения

Вольфрам используется во многих отраслях промышленности. Основная область применения — производство сплавов. Этот металл увеличивает твердость, прочность, упругость и улучшает свойства при растяжении различных типов стали.

Обычно его готовят в двух формах: железо-вольфрам — сплав железа и вольфрама, обычно содержащий около 70-80% вольфрама. Ферровольфрам смешивают с другими металлами и сплавами (обычно со сталью) для получения специализированных соединений. А также выпускается в виде порошка. Затем его добавляют к другим металлам для получения новых соединений с улучшенными характеристиками .

Около 90% всех вольфрамовых сплавов используется в горнодобывающем, строительном, электротехническом и металлообрабатывающем оборудовании. Эти сплавы используются для изготовления многих вещей: нагревательных элементов в печах (благодаря хорошей теплопроводности), деталей для самолетов и космических кораблей; оборудование, используемое в телевидении, радиолокации и радиотехнике; высокопрочные сверла; металлорежущий инструмент и аналогичное оборудование.

Небольшие количества вольфрама используются в лампах накаливания. Из него получается очень тонкая проволока, образующая нить накала в лампах. Электрический ток проходит через эту нить и нагревает ее, заставляя ее излучать свет. Он не плавится из-за высокой температуры плавления вольфрама.

Он также используется в таких устройствах и элементах, как:

• электроды для сварки;
• противовесы;
• магниты;
• рентгеновские аппараты;
• обмотки и нагревательные элементы электроплит;
• катоды радиоламп и электронных устройств (торированный вольфрам);
• магнетрон в микроволновых печах;
• химические катализаторы.

Кроме того, он используется в металлообработке и горнодобывающей промышленности, а также при производстве красочных пигментов.

Только алмазы тверже карбида вольфрама

Чистый вольфрам не так уж и тверд — его можно разрезать ножовкой, — но когда вольфрам соединяется с углеродом, он становится карбидом вольфрама, одним из самых твердых и твердых веществ на Земле.

Когда в вольфрам добавляют небольшое количество углерода или других металлов, конструкция закрепляется и предотвращается небольшая деформация.

Кольца из вольфрама

Карбид вольфрама настолько твердый, что его можно огранить только алмазами, и, опять же, алмазы работают, только если карбид вольфрама не полностью отвержден. Карбид вольфрама в три раза тверже стали, может прослужить до 100 раз дольше, чем сталь в условиях сильного абразива, и имеет самую высокую прочность на сжатие среди всех кованых металлов, что означает, что он не вмятина и не деформируется при сжатии с огромной силой.

Вольфрам — это элемент, который светится внутри лампы накаливания

Чаще всего карбид вольфрама используется в специализированных инструментах, особенно в сверлах. Любое сверло для резки металла или твердых пород должно выдерживать высокий уровень трения, не тупиться и не ломаться. Только алмазные наконечники тверже карбида вольфрама, но они намного дороже.

СТРУКТУРА

Кристалл вольфрама имеет объемно-центрированную кубическую решетку. Кристаллы вольфрама на холоде характеризуются низкой пластичностью, поэтому в процессе прессования порошка они практически не меняют свою основную форму и размер, а уплотнение порошка происходит в основном за счет относительного движения частиц.

В объемно-центрированной кубической вольфрамовой ячейке атомы расположены вверху и в центре ячейки, то есть на ячейку приходится два атома. ОЦК-структура — это не самая плотная упаковка атомов. Коэффициент компактности — 0,68. Im3m вольфрамовая пространственная группа.

Месторождения и добыча

Для промышленной добычи подходят вольфрамит (губнерит, ферберит) и шеелит.

Классификация депозитов:

• сток вольфрамит;
• штокверковый шеелит;
• вольфрамит жилы;
• скарн-шеелит.

Самыми крупными запасами полезных ископаемых вольфрама являются:

• Китай;
• Канада;
• Россия;
• Австралия;
• СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.

Российские запасы вольфрамовых руд коренных месторождений.

Описание

Вольфрам относится к группе материалов, которые часто используются в различных отраслях промышленности. Обозначается буквой W. В периодической таблице имеет порядковый номер 74. Он имеет светло-серый цвет. Одно из его характерных качеств — высокая огнеупорность. Температура плавления вольфрама составляет 3380 градусов по Цельсию. Если рассматривать это с точки зрения применения, наиболее важными качествами этого материала являются:

• плотность;
• температура плавления;
• электрическое сопротивление;
• коэффициент линейного расширения.

При расчете его характерных качеств необходимо выделить высокую температуру кипения, которая находится на уровне 5900 градусов по Цельсию. Еще одна особенность — низкая скорость испарения. Это невысокая температура даже в температурных условиях в 2000 градусов по Цельсию. По такому свойству, как электропроводность, этот металл в 3 раза превосходит такой распространенный сплав, как медь.

Свойства простого вещества.

Металлический вольфрам имеет светло-серый цвет. После углерода у него самая высокая температура плавления среди всех простых веществ. Его значение определяется в диапазоне 3387-3422 ° C. Вольфрам обладает прекрасными механическими свойствами при высоких температурах и самым низким коэффициентом расширения среди всех металлов. Температура кипения 5400-5700 ° С. Вольфрам — один из самых тяжелых металлов с плотностью 19250 кг / м3. Электропроводность вольфрама при 0 ° C составляет примерно 28% от электропроводности серебра, которое является наиболее электропроводящим металлом. С чистым вольфрамом довольно легко работать, но обычно он содержит примеси углерода и кислорода, которые придают металлу известную всем твердость.

Вольфрам имеет очень высокий модуль упругости при растяжении и сжатии, высокое сопротивление термической ползучести, высокую теплопроводность и электрическую проводимость, высокий коэффициент электронной эмиссии, который можно дополнительно улучшить, связав вольфрам с некоторыми оксидами металлов.

Вольфрам химически устойчив. Соляная, серная, азотная, плавиковая кислоты, царская водка, водный раствор гидроксида натрия, аммиак (до 700 ° C), ртуть и пары ртути, воздух и кислород (до 400 ° C), вода, водород, азот, углерод монооксид (до 800 ° C), соляная кислота (до 600 ° C) не влияет на вольфрам. Аммиак реагирует с вольфрамом в смеси с перекисью водорода, жидкой и кипящей серой, хлором (более 250 ° C), сероводородом в условиях красного каления, горячей царской водкой, смесью плавиковой и азотной кислот, растворяет нитрат, нитрит, калий хлорат, диоксид свинца, нитрит натрия, горячая азотная кислота, фтор, бром, йод. Карбид вольфрама образуется при взаимодействии углерода с вольфрамом при температуре выше 1400 ° C, оксид — при взаимодействии с водяным паром и диоксидом серы (при высокой температуре), диоксидом углерода (более 1200 ° C), оксидами алюминия, магнием и торием.

Факторы, ограничивающие использование вольфрама

Есть ряд факторов, ограничивающих использование этого материала:

• высокая плотность;
• значительная склонность к хрупкости при низких температурах;
• низкая стойкость к окислению.

Вольфрам имеет внешний вид, похожий на обычную сталь. Его основное применение в основном связано с производством сплавов с высокими прочностными характеристиками. Этот металл подходит для обработки, но только в предварительно нагретом состоянии. В зависимости от выбранного вида обработки нагрев осуществляется при определенной температуре. Например, если бизнес ковка вольфрамовых прутков, заготовку необходимо предварительно нагреть до температуры 1450-1500 градусов Цельсия.

В течение 100 лет вольфрам не использовался в коммерческих целях. Его использование при производстве различных технологий ограничено его высокой температурой плавления.

Начало его промышленного использования связано с 1856 годом, когда его впервые применили для склеивания инструментальных сталей. При их производстве в состав добавляли вольфрам суммарной долей до 5%. Наличие этого металла в составе стали позволило увеличить скорость резания на токарных станках с 5 до 8 м / мин.

Развитие промышленности во второй половине 19 века характеризуется активным развитием станкостроения. Спрос на оборудование с каждым годом стабильно рос, что требовало от машиностроителей получения качественных характеристик машин и, кроме того, увеличения их скорости работы. Первым толчком к увеличению скорости резки стало использование вольфрама.

Уже в начале 20 века скорость резания была увеличена до 35 метров в минуту. Этого удалось добиться легированием стали не только вольфрамом, но и другими элементами:

• молибден;
• хром;
• ванадий.

Впоследствии скорость резки на станках увеличилась до 60 метров в минуту. Но, несмотря на такие высокие показатели, специалисты понимали, что есть возможность улучшить эту функцию. Специалисты не долго думали, какой выбрать способ увеличения скорости резания. Они прибегли к использованию вольфрама, но уже в форме карбидов в союзе с другими металлами и их типами. В настоящее время резка металла на станках с производительностью 2000 метров в минуту является довольно распространенной практикой.

Запасы вольфрама в различных странах

Самые большие запасы вольфрама находятся в России, Канаде и Китае. По прогнозам ученых, на национальных территориях находится около 943 тыс. Тонн этого металла. Согласно этим оценкам, подавляющее большинство запасов находится на юге Сибири и на Дальнем Востоке. Доля разведанных ресурсов очень незначительна — всего около 7 %.

По количеству разведанных месторождений вольфрама Россия уступает только Китаю. Большинство из них находится в регионах Кабардино-Балкарии и Бурятии. Но в этих месторождениях добывается не чистый вольфрам, а его минералы, которые также содержат молибден, золото, висмут, теллур, скандий и другие вещества. Две трети объемов вольфрама, получаемого из перспективных источников, составляют тугоплавкие минералы, среди которых шеелит является основным минералом, содержащим вольфрам. На долю легко сезонных полезных ископаемых приходится лишь треть всей добычи. Характеристики добываемого в России вольфрама ниже, чем за рубежом. Минералы содержат высокий процент триоксида вольфрама. В России очень мало месторождений россыпных металлов. Вольфрамовые пески тоже плохого качества, с большим количеством оксидов.

Биологическая роль

Вольфрам не играет значительной биологической роли. У некоторых архей и бактерий есть ферменты, в активном центре которых находится вольфрам. Существуют вольфрамозависимые облигатные формы гипертермофильных архей, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников. Присутствие вольфрама в ферментах можно считать физиологическим пережитком раннего архея — есть предположения, что вольфрам играл роль на ранних этапах возникновения жизни.

Вольфрамовая пыль, как и большинство других типов металлической пыли, раздражает дыхательную систему.

Нахождение в природе и способы добывания

В чистом виде не встречается в природе. Наиболее распространенные минералы, в которых он содержится, — шеелит и вольфрамит. Это один из самых редких предметов. В чистом виде его можно получить при нагревании оксида вольфрама с алюминием. Он также образуется при прохождении газообразного водорода через вольфрамовую кислоту, нагретую до высоких температур.

Температура плавления вольфрама: точное значение + технология плавки

Вольфрам — это хорошо, но не панацея для промышленности. Из-за редкости элементарных минералов их добыча физически ограничена. Также есть недостатки в свойствах элемента: окисление при температуре выше 700 градусов или повышение хрупкости из-за перехода отметки 500 градусов Цельсия со знаком плюс.

1) Какова температура плавления вольфрама?

Термические параметры включают одновременно несколько показателей химического элемента: удельную теплоту плавления, удельную теплоту испарения, температуру плавления и температуру кипения. Начнем с базового значения для промышленного использования металлов: температура плавления вольфрама составляет 3422 градуса Цельсия или 3895 Кельвина и 6192 Фаренгейта.

Важно: температура плавления вольфрамовых сплавов может отличаться от базового значения для чистого вещества в пределах 30-40%, что накладывает некоторые ограничения на область применения металлических веществ в некоторых отраслях промышленности.

Температура кипения вольфрама еще выше и трудна для понимания среднестатистического человека: 5 555 градусов по Цельсию или 5 828 Кельвинов (10 031 по Фаренгейту). Удельная теплота парообразования составляет 4 482 килоджоулей на килограмм, а удельная теплота плавления — 286 килоджоулей на килограмм.

Где и как получить вольфрам в бытовой и другой технике?

Плюсы и минусы металла

Преимущества	Недостатки
Электрическое сопротивление	Высокая плотность
Температура плавления	Плохая стойкость к окислению
Коэффициент линейного расширения	Хрупкий при низких температурах

Преимущества и недостатки

Преимущества за счет высокой производительности:

• плавление (очень высокие температурные условия);

• прочность (лидер среди всех существующих металлов);

• плотность;

• электрическая проводимость.

Кроме того, вольфрам устойчив к коррозионным процессам и имеет низкий коэффициент теплового расширения.

К недостаткам вольфрама можно отнести хрупкость и возможность разрушения при ударе.

Вольфрам. Получение, свойства и особенности

Вольфрам — серый металл, один из химических элементов в периодической таблице под номером 74.

Температура плавления этого металла составляет 3380 градусов, и это самый тугоплавкий металл среди всех известных в настоящее время в мире.

Наиболее важными свойствами вольфрама с точки зрения его применения являются следующие: коэффициент линейного сопротивления, высокая температура плавления, плотность и высокое электрическое сопротивление.

Металл имеет очень низкую скорость испарения даже при температуре выше 2000 градусов, в то время как кипение металла происходит при температуре около 6000 градусов по Цельсию.

Вольфрам имеет низкую степень электропроводности, которая в три раза ниже, чем у меди.

Склонность к хрупкости при низких температурах, высокая плотность и низкая стойкость к окислению несколько ограничивают скорость течения металла.

Применения вольфрама и сплавов на его основе

Вольфрам чаще всего используется для создания высокопрочных тугоплавких сплавов. Видно, что только при нагревании вольфрам поддается таким видам обработки, как волочение, прокатка, ковка. Например, чтобы выковать вольфрамовые стержни, металл необходимо нагреть до температуры в тысячу пятьсот градусов.

Благодаря своим уникальным свойствам вольфрам широко используется во многих отраслях промышленности как в виде ряда сплавов, так и в чистом виде.

В производстве инструментальной и быстрорежущей стали вольфрам используется как один из основных компонентов. Магнитные стали также содержат вольфрам. Все эти виды стали используются для изготовления форм, фрез и сверл.

Когда вольфрам сочетается с углеродом, получается карбид вольфрама. Этот материал имеет высокую температуру плавления, износостойкость и высокую твердость. Многие из известных твердосплавных инструментальных сплавов основаны на карбиде вольфрама. Многие сверлильные и режущие инструменты создаются из этих карбидов.

Такое качество вольфрама, как тугоплавкость, является доминирующим при использовании этого металла для производства многих износостойких и жаропрочных сплавов. Для производства таких сплавов, помимо вольфрама, используются хром и кобальт. Эти тугоплавкие сплавы используются для производства сильно изнашиваемых деталей машин.

В виде кованых деталей, ленты и проволоки вольфрам используется в производстве многих электронных устройств и лампочек. Для производства спиралей и нитей нет лучшего материала, чем вольфрам. Вольфрамовые стержни и проволока используются в качестве электронагревателей в высокотемпературных печах.

Сварка — одно из важнейших применений вольфрама, поскольку неплавящиеся электроды для дуговой сварки изготавливаются из этого металла.

Получение

Процесс получения вольфрама проходит через стадию отделения триоксида WO3 от минеральных концентратов и последующего восстановления до металлического порошка водородом при температуре ок. 700 ° С. Из-за высокой температуры плавления вольфрама методы порошковой металлургии используются для получения компактной формы: полученный порошок прессуется, спекается в атмосфере водорода при температуре 1200-1300 ° C, затем пропускается электрическим током. Металл нагревается до 3000 ° С, при этом спекание происходит в монолитном материале. Расплав зоны используют для последующей очистки и получения монокристаллической формы.

Физические свойства

Вольфрам — это светло-серый металл с самыми высокими температурами плавления и кипения.

Некоторые физические свойства приведены в таблице (см. Выше). Другие физические свойства вольфрама:

— Твердость по Бринеллю 488 кг / мм². — удельное электрическое сопротивление при 20 ° C 55 × 10-9 Ом · м, при 2700 ° C — 904 × 10-9 Ом · м. — скорость звука в отожженном вольфраме 4290 м / с.

Вольфрам — один из самых тяжелых и тугоплавких металлов. В чистом виде это серебристо-белый металл, похожий на платину, при температуре около 1600 ° C, он хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую проволоку.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Вольфрам встречается в природе в основном в виде окисленных комплексных соединений, образованных триоксидом вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда и свинцом, медью, торием и редкоземельными элементами. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 * mMnWO4 — ферберит и губнерит соответственно) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые руды обычно пропитываются гранитными породами, поэтому средняя концентрация вольфрама составляет 1-2 %.

Самые большие запасы находятся в Казахстане, Китае, Канаде и США; месторождения известны также в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее.Мировое производство вольфрама составляет 49-50 тыс тонн в год, из них 41 в Китае, 3,5 в России; Казахстан 0,7, Австрия 0,5. Основные экспортеры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Основные импортеры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

Марки

Марки вольфрама:

1. БП представляет собой соединение вольфрама с рением.
2. ВТ, ВИ, ВЛ — в основу добавляется добавка лантана, тория, оксида иттрия.
3. ВРН — металл без добавок. Допускается наличие небольшого количества различных примесей.
4. ВМ — в основу добавляются различные добавки. Основные из них кремний-щелочные, алюминиевые.
5. МВ представляет собой соединение молибдена с вольфрамом. Пластичность сохраняется вместе с увеличением прочности.
6. ВЧ — чистый металл без примесей, добавок.
7. БА — соединение основы с алюминиевыми, кремний-щелочными добавками.

Лампы накаливания не зря имеют стеклянную герметичную капсулу. Поскольку вольфрам быстро окисляется на открытом воздухе, капсула заполнена инертным газом.

Лампа накаливания

Плотность вольфрама, его теплопроводность, теплоемкость и другие свойства

Теплопроводность и другие теплофизические свойства вольфрама W чистотой 99,9% представлены в таблице в интервале температур от 100 до 2700 К. Приведены следующие свойства чистого металлического вольфрама: плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность, теплопроводность коэффициент теплового расширения (КТР), удельное электрическое сопротивление.

Из таблицы видно, что плотность вольфрама при нагревании уменьшается из-за его теплового расширения. Кроме того, когда чистый вольфрам нагревается, его теплопроводность уменьшается, а массовая теплоемкость увеличивается. Например, удельная теплоемкость вольфрама составляет 134,4 Дж / (кг K) при комнатной температуре, а при нагревании до 2100 ° C его теплоемкость увеличивается до 175 Дж / (кг K).

Страны, добывающие вольфрам

Китай является абсолютным лидером по добыче и экспорту вольфрама на мировом рынке. Доля этого государства к 2021 году составит 82,7% (70 тыс. Тонн). Они производят намного меньше:

• Вьетнам — 4,8 тыс. Тонн
• Монголия — 1,9 тыс. Тонн
• Россия — 1,5 тыс. Тонн.
• Боливия — 1,2 тыс. Тонн

очевидно, что европейские страны уступили этот сегмент рынка металлов своим азиатским конкурентам, поскольку объем их производства в 2019 году резко снизился. Австрия, Португалия и Испания совместно произвели 2,14000 тонн в 2021 году, а Великобритания полностью прекратила добычу, удовлетворив свой спрос за счет импорта металла.

Читайте также: Титан и его сплавы: удельный вес и температура плавления