Вольфрам - металл с самой высокой температурой плавления
Вольфрам - химический элемент с атомным номером 74 (химический символ W, латинское Wolframium). Это очень тяжелый и чрезвычайно тугоплавкий металл. Его температура плавления (3420 градуса по Цельсию) является самой высокой из всех металлов и вторым по величине из всех химических элементов после углерода.
Единственный кандидат, который может побить рекорд вольфрама по температуре плавления, — это сиборгиум. Однако достаточное количество этого элемента еще не выделено для подтверждения.
Его основное применение — в качестве компонента различных сплавов, в чистом виде он обычно встречается как материал для производства нитей накала электрических ламп накаливания.
Кроме того, из его сплавов изготавливают металлообрабатывающий инструмент, головки сверл и другие детали, подвергающиеся высоким термическим и механическим нагрузкам.
Вольфрам был открыт в 1781 году шведским химиком Вильгельмом Шеелем. Это металл от серого до серебристо-белого цвета.
Вольфрам характеризуется низким коэффициентом теплового расширения, очень высокой прочностью и электрическим сопротивлением при повышенных температурах. Только некоторые драгоценные металлы, такие как золото, платина, иридий и осмий, тяжелее вольфрама.
Химически металлический вольфрам очень стабилен — он совершенно нечувствителен к действию воды и атмосферных газов и противостоит действию большинства распространенных кислот.
Вольфрам относительно редко встречается в земной коре, его содержание оценивается в 1,5-34 мг/кг. Во Вселенной на каждые 300 миллиардов атомов водорода приходится один атом вольфрама.
Ежегодная мировая производственная мощность составляет 70 000 тонн, и 95% этого объема используется для производства стали и сплавов.
Благодаря широкому спектру применения вольфрам стал одним из важнейших технических металлов, имеющих большое значение для мировой экономики. Он находится в списке критического сырья.
Применение вольфрама
Вольфрам находит применение в электротехнической, электронной, автомобильной и аэрокосмической промышленности. Он также используется в современных биомедицинских технологиях.
Чаще всего он используется в качестве материала для производства нитей накаливания ламп, где он способен выдерживать температуры более 1000 ° C в течение тысяч рабочих часов. Нить накала достигает высоких температур при пропускании электрического тока, а внутренняя часть колбы лампы заполнена инертным газом.
При сварке металлов электрической дугой с использованием вольфрамовых электродов (метод TIG, вольфрам в инертном газе) электрический ток, проходящий между электродами в инертной атмосфере (обычно аргона), вызывает плавление обрабатываемых металлов без потери электродного материала.
Вольфрам используется в военных целях или для компонентов, используемых в ядерных реакторах.
Благодаря высокой плотности вольфрам служит материалом для бронебойных снарядов. Они использовались со времен Второй мировой войны для пробития брони танков, стен бункеров и различных укреплений.
Спеченный карбид вольфрама создается из вольфрама — материала, состоящего из отдельных зерен карбида, встроенных в пластичную металлическую связку. Он обычно используется для производства подшипников, сверл, токарных ножей и высокоскоростных фрез.
Элементы из чистого вольфрама обладают коррозионной стойкостью и прочностью при высоких температурах.
Также он используется как материал для анода (мишени) рентгеновского аппарата. Вольфрам имеет высокую плотность электронов, поэтому налетающие электроны резко тормозятся большой силой отталкивания, благодаря чему согласно законам электродинамики часть их кинетической энергии преобразуется в тормозящее электромагнитное излучение - рентгеновские фотоны.
В металлургии вольфрам используется как легирующий элемент, повышающий прочность, износостойкость и механическую стойкость стали.
Вольфрам плохо поддается обработке, поэтому его отливка ведется при очень высоких температурах.
Тяжелые вольфрамовые сплавы
Тяжелые сплавы, такие как вольфрам с никелем, вольфрам с медью, вольфрам с железом и вольфрам с молибденом, обладают чрезвычайной плотностью и обрабатываемостью.
Выпускаются изделия и полуфабрикаты из тяжелых вольфрамовых сплавов с содержанием вольфрама от 90 до 97%.
Тяжелые вольфрамовые сплавы в основном используются в энергетике, электротехнике и аэрокосмической промышленности, например, рутки и стержни используются для изготовления элементов турбины.
Тяжелые вольфрамовые сплавы также находят и другое применение, например, как материал, из которого изготавливаются элементы часов или гироскопов, а также радиационные экраны, контейнеры для радиоактивных материалов, элементы, гасящие удары и вибрации, электрические контакты, подходящие для сильноточных нагрузок, электроды для электроэрозионной обработки и сварки.
Вольфрамовая медь
Вольфрамовая медь представляет собой металлический сплав с содержанием вольфрама 70%. Этот сплав сочетает в себе высокую электро- и теплопроводность меди и стойкость к сварке вольфрама.
Вольфрамово-медный сплав обладает значительной стойкостью к истиранию, высоким модулем Юнга и тонкой кристаллической структурой.
Вольфрамовая медь используется для изготовления компонентов высокотемпературных печей, нагревательных элементов, радиаторов, электродов для электроэрозионной обработки, газоразрядных ламп, электрических контактов, высокочастотных и высокоскоростных инструментов. Она также используется в медицинских технологиях.