钨的性质和用途

1、鸨的性质和用途（一）鸨的性质鸨的熔点为3410C，沸点约为5900C，热导率在10100C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0100C时，为4.5 X10-6 K-1。鸨的比电阻约 比铜大3倍。电阻率在20C为10-8欧姆 米。鸨的硬度大、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。鸨的机械性能主要决定于它的压力加工状态与热处理过程。在冷状态下鸨不能进行压力加工。锻压、轧压、拉丝均需在热状态下进行。鸨的可塑性强。一根 1公斤重的鸨棒，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 C高温环境中，仍具有一 定强度，而

2、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、碘鸨灯，乃 至世界上最新颖的灯泡、灯管，都用鸨丝制造。常温下鸨在空气中稳定， 在400-500 C鸨开始明显氧化，形成蓝黑色的致密的 W03表面 保护膜。常温下鸨不易被酸、碱和王水浸蚀，但溶解于氢氟酸和王水的混合液内。（二）鸨的主要用途世界上开采出的鸨矿，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。鸨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、切削金属，是一种用途较广的金属。1. 鸨在钢铁中的重要作用鸨是钢的重要合金元素，提高钢的强度，硬度和耐磨性。主要鸨钢有高速工具钢， 热作模具钢，系列工具、模具钢，军械，涡轮钢，磁钢

3、等。用鸨钢制造工具，要比普通钢工具强 度高几倍乃至几十倍；用鸨钢制造炮筒、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，用鸨钢做车刀，温度高达1000 C仍能坚硬如故。把含鸨3%到15%的鸨铭钻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。 由于鸨钢的超群特性和宽广用途，全世界每年生产的鸨，有 90%都用来制造鸨钢。广泛采 用的高速钢含有 9%-24%的鸨、3.8%4.6%的铭、1% 5%的钮、4% 7%钻、0.7% 1.5% 碳。高速钢的特点是在空气中有高的强化

4、回火温度（700-800C）下，能自动淬火，因此，直到600 650C它还保持高的硬度和耐磨性。合金工具钢中的鸨钢含有 0.8% 1.2%的鸨；铭鸨硅钢含有2% 2.7%的鸨；铭鸨钢中含有 2% 9%的鸨；铭鸨猛钢中含有0.5% 1.6% 的鸨。含鸨的钢用于制造各种工具：如钻头、铳刀、拉丝模、阴模和阳模，气支工具等零件。 鸨磁钢是含有5.2% 6.2%的鸨、0.68% 0.78%碳、0.3% 0.5%铭的永磁体钢。鸨钻磁钢含 有11.5% 14.5%的鸨、5.5% 6.5%钳、11.5%12.5%钻的硬磁材料。它们具有高的磁化强 度和矫顽磁力。2. 鸨合金在工业上的应用鸨是高速工具钢、合金结构

5、钢、弹簧钢、耐热钢和不锈钢的主要合金元素，鸨可以通过固溶强化、沉淀强化和弥散强化等方法实现合金化，借以提高鸨材的高温强度、塑性。 通过 合金化，鸨已形成多种对当代人类文明有重大影响的有色金属合金。鸨中加入铢（3%26%）能显著提高延展性（塑性）及再结晶温度。某些鸨铢合金经适当高温退火处理后，延伸率可达 到5%,远较纯鸨或掺杂鸨的1%3%为高。鸨中加入 0.4%4.2%氧化针（ThO2）形成的鸨针合金，具有很高的热电子发射能力，可用作电子管热阴极、氯弧焊电极等，但 ThO2的放 射性长期未得到解决。我国研制的铺鸨（W-CeO2）合金及用La2O3和Y203作弥散剂制成的铜鸨、钮鸨合金（氧化物含量

6、一般在 2.2%以下）代替W-Th02合金，均已大量用作氯弧焊、 等离子焊接与切割及非自耗电弧炉等多种高温电极。鸨铜、鸨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。鸨银、鸨铜合金实际上不是合金，故被视为假合金。 鸨银合金即是常提及的渗银鸨。此类合金含20%70%铜或银，兼有铜、银的优异导电导热性能与鸨的高熔点、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%银的鸨管制造的，重量达数百千克的阿波 罗宇宙飞船用的火箭喷嘴也是鸨制造的。鸨钳合金具有比纯鸨更高的电阻率、更优异的韧性，已用作电子管热丝、玻璃密封引出 线。鸨作为

7、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。超合金由镣基、钻基、 铁基三类特种结构合金组成。它们在高温（5001050 C）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。这类性能对人命关夭的航空航天产业万分重要。鸨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。含鸨的硬质合金（碳化鸨），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。含鸨6090%的鸨铜（或鸨银）合金是优良的接

8、触材料，可用作电键、刀形开关、断路器及点焊电极等。鸨镣铜合金可作 a和丫射线的防护屏。在火箭发动机中，由鸨制成的不冷却喷管能耐3127C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。鸨和鸨铢（26%）合金所组成的热电偶，可测量温度范围从室温到2835C。二硒化鸨可作资深润滑轴承的润滑剂，其润滑温度范围为-217350Co鸨的化合物颜料具有较亮的光泽，经久耐用。以鸨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；镣铜等合金用作 X

9、 和y一射线防护屏，放射线物质的容器等；铜、鸨银等合金是 高压高频电触点材料；鸨铢合金组成的热电可测量温度范围从室温到2835 C。基于鸨的高密度制造高比重鸨合金已成为鸨的一个重要应用领域。采用液相烧结工艺，在鸨粉中同时加入镣、铁、铜及少量其他元素，即可制成高密度鸨合金。根据组分的不同，高密度鸨合金可分为鸨 一镣一铁和鸨一镣一铜两个合金系。通过液相烧结，其密度可达1718.6 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镣铁粉而

10、言，当烧结进行时，镣铁粉熔化。尽管在固相鸨（占95%的体分数）中液态镣铁的溶解度极小，但固态鸨却易于溶解在液态镣铁中。一旦液体镣铁润湿鸨粒并溶解一部分鸨粉，鸨颗粒则改变形状，其内部孔隙当液流进入时立即消失。过程继续下去，则鸨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鸨合金除密度高外还有比纯鸨更 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鸨是许多热强合金的成分，如3%15%的鸨、25%35%的铭、45%65%的钻、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

11、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，鸨和其它给熔金属（但、锯、钳、铢）的合金用作热强材料。目前使用的知名超合金共有3540个牌号，其中相当一部分的主成分之一为鸨（见表）。合金组成（%）CrNiCoMoWNbTiAlFeC其他Fe-Ni 基19-9DL19.99.01.251.250.40.366.80.301.10Mn, 0.6SiNi基Rene8014.060.09.54.04.05.03.00.170.015B,0.03ZrRene9514.061.08.03.53.53.52.53.5<

12、0.30.160.01B,0.05ZrMAR-M2478.2559.010.00.710.01.05.5<0.50.150.015BINMA-6000E15.068.52.04.02.54.50.051.1Y2O3,2.0Ta,0.01B,0.15ZrCo基Haynesm25(L605)10.050.015.00.101.5MnHaynesl8820.022.037.014.53.00.100.90LaS-81622.020.042.04.04.04.03.0最0.38X-4020.010.057.57.5大0.500.5Mn,0.5SiWI-5222.063.511.04.00.452

13、.0Nb+TaMAR-M3O221.058.010.01.50.859.0Ta,0.005B,0.MAR-M5O921.510.054.57.00.22.00.62ZrJ-157023.528.046.04.00.50.20.5Zr20.02.0这些合金中鸨的用量最低为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. 鸨在硬质合金的应用碳化鸨基硬质合金鸨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%

14、的碳化鸨和5%14%的钻，钻是作为粘结剂金属， 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、祖和锯的碳化物。所有这些合金都是用粉末冶金法制造的。当 加热到10001100C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。碳化鸨在1000 C以上的高温仍能保持良好的硬度， 是切削、研磨的理想工具。将鸨粉（或 W03）与碳黑的混合物在氢气或真空中于一定温度下碳化，即制成碳化鸨（WC）,再将WC与金属粘结剂钻按一定比例配料，经过制粉、成型、烧结等工艺，制成刀具、模具、轧辗、冲击凿岩钻头等

15、硬质合金制品。目前使用的碳化鸨基硬质合金大体上可分为碳化鸨一钻、碳化鸨一碳化钛一钻、碳化鸨一碳化钛一碳化I!（锯）一钻及钢结硬质合金等四类，在当前全球每 年约5万吨鸨的消费量中，碳化鸨基硬质合金约占63%。据最近的消息，全球硬质合金的总产量约33000吨/年，消耗鸨总供应量的 50%55%。4. 鸨合金在电子工业中的应用鸨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鸨丝。掺杂鸨丝中添加铢，由含铢量低的鸨铢合金丝与含铢量高的鸨铢合金丝制造的热电偶，其测温范围极宽（02500C）,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

16、便宜，是在氢气氛中进行测量的较理想的热电偶。 利用金属鸨的高熔点， 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，鸨丝产生的电子被加速，使之碰撞鸨和鸨铢合金阳极，再从阳极上发射出X射线。为产生X射线要求鸨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，大尺寸的鸨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鸨的体材料（块材）产品完全不同的工艺

17、。最常见的是用六氟化鸨作CVD沉积过程的鸨源。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300C通过 WF6+3H2W+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鸨通道（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。由于鸨具有优异的导电性，且不与周围的材料反应等条件，因此 CVD法是填充通道、净化不需要鸨的表面的唯一方法。电真空照明材料鸨以鸨丝、鸨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。鸨是白织

18、灯丝和螺旋丝的最好材料。高的工作温度（22002500 C）保证高的发光效率，而小的蒸发速度保证丝的寿命长。鸨丝用于制造电子振荡管的直热阴极和栅极，高压整流器的阴极和和各种电子仪器中旁热阴极加热器。用鸨做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氢焊枪电极。鸨丝和鸨棒作为高温炉（达3000C ）的是加热器。鸨加热器在氢气气氛、惰性气氛或真空中工作。5. 其他鸨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。鸨的化合物鸨酸钠用于生产某些类型的漆和颜料，以 及纺织工业中用于布正加重和与硫酸铉和磷酸铉混合来制造耐火和防水布正。还用于金属鸨、鸨酸及鸨酸盐的制造以及染料、颜料、油墨、电镀等方面。也用作催化剂等。鸨酸在纺 织工业中是媒染剂与染料和在化学工业中用作制取高辛烷汽油的催化剂。二硫化鸨在有机合成中，如在合成汽油的制取中用作固体的润滑剂和催化剂。触头材料和高比重合金用粉末冶金方法制造的鸨-铜（10%40%的铜）和鸨-银合金，兼有铜和银的良好的导电性、导热性和鸨的耐磨性。因此，它成为制造闸