Общие представления о вольфраме
Вольфрам – это химический элемент 4-й группы, имеющий атомный номер 74 в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева, обозначается W (Wolframium). Металл был открыт и выделен двумя испанскими учеными-химиками братьями д’Элуяр в 1783 году.
Раньше вольфрамом называли не сам металл, а его главный минерал, т.е. вольфрамит. Некоторые предполагают, что тогда данное слово использовалось почти как бранное. С начала 16 до второй половины 17 века вольфрам считался минералом олова. Хотя он действительно довольно часто сопутствует оловянным рудам. Но вот из руд, в состав которых входил вольфрамит, олова выплавлялось намного меньше. Как будто кто-то или что-то «пожирало» полезное олово, переводило олово в пену шлаков. Отсюда и пошло название нового элемента. По-немецки Вольф (Wolf) значит волк, а Рам (Ramm) в переводе с древнего германского значит баран. Т.е. выражение «съедает олово, как волк барашка», и стало названием металла. В настоящее время в США, Франции, Великобритании и некоторых других странах для наименования вольфрама используется название «tungsten» (от шведского tung sten, что переводится как «тяжелый камень»).
Вольфрам – твердый переходный металл серого цвета. Основное применение вольфрама – роль основы в тугоплавких материалах в металлургии. Вольфрам является крайне тугоплавким, в нормальных условиях металл химически стоек.
От всех других металлов вольфрам отличается необычной твердостью, тяжестью и тугоплавкостью. С давних времен в народе бытует выражение «тяжелый как свинец» или «тяжелее свинца», «свинцовые веки» и т.д. Но правильнее было бы использовать слово «вольфрам» в данных аллегориях. Плотность данного металла почти вдвое больше чем у свинца, если быть точным, то в 1,7 раза. При всем этом атомная масса вольфрама ниже и имеет значение 184 против 207 у свинца.
Вольфрам – металл светло-серого цвета, показатели температуры плавления и кипения у данного металла самые высокие. Благодаря пластичности и тугоплавкости вольфрама есть возможность его использования в качестве нитей накаливания осветительных приборов, в кинескопах, а также в других вакуумных трубках.
Что такое тяжелые сплавы из вольфрама?
Тяжелые сплавы из вольфрама демонстрируют преимущества микрокапсулированных порошкообразных материалов. Краткая информация о данных типах сплавов приведена ниже.
Сплавы вольфрама целом представляют собой сплав вольфрама и двухфазных композитов (W-Ni-Fe и W-Ni-Cu, либо W-Ni-Cu-Fe), некоторые сплавы могут включать в себя Co, Mo, Cr, и т.д. Они имеют очень высокую температуру плавления, имеют плотность в два раза больше, чем у стали и более чем на 50% тяжелее свинца. Содержание вольфрама в обычных тяжелых сплавах колеблется от 90 до 98 процентов от веса, и является объяснением их высокой плотности (в пределах между 16,5 и 18,75 г /см). Никель, железо и медь служат в качестве связующей матрицы, которая ужерживает хрупкие зерна вольфрама вместе, тем самым делая сплавы пластичными и легко подвергающимися механической обработке. Никель-железо является самыми широко распространенными добавками, в соотношении 7Ni: 3Fe или 8Ni: 2Fe (пропорцонально весу). Общепринятый процесс разработки тяжелых сплавов из вольфрама включает в себя: перемешивание необходимого количества основных нанопорошков, затем следует холодное штампование и жидкая фаза спекания до достижения практически полной плотности. Во время плавления матричный сплав принимает некоторое количество вольфрама в раствор в процессе жидкой фазы, в результате чего микроструктуры становятся крупными зернами вольфрама (20-60мкм) и рассредотачиваются в матричном сплаве.Данным образом спеченный материал часто подвергается термомеханической обработке обжатия и старения, что приводит к достижению повышенной прочности и твердости тяжелых сплавов.
Самыми ходовыми применеиями WHAs (тяжелых сплавов из вольфрама), пользуются сплавы системы W-Ni-Fe. Сплавы, такие как 93W-4.9Ni-2.lFe и 95W-4Ni-LFE представляют собой простые структуры. Добавление в сплав кобальта W-Ni-Fe является распространенным подходом для повышения как прочности, так и пластичности. Наличие кобальта в сплаве обеспечиваетупрочнение твердого раствора связующего вещества и усиливает межфазную прочность вольфрамового матричного вещества. Наиболее распространены включения кобальта от 5 до 15% от номинального веса частицы связующего вещества.
Высокая прочность и хорошая пластичность вольфрама позволяют изготавливать из него уникальные в своем роде предметы. К примеру, из данного металла можно вытянуть настолько тонкую проволоку, что 100 км этой проволоки будут иметь массу всего 250 кг.
Расплавленный жидкий вольфрам мог бы оставаться в таком состоянии даже вблизи поверхности самого Солнца, ведь температура кипения металла выше 5500 °С.
Многие знают, что бронза состоит из меди, цинка и олова. Но, так называемая вольфрамовая бронза не только не является бронзой по определению, т.к. ни одного из вышеописанных металлов не содержит, она вообще не является сплавом, т.к. в ней отсутствуют чисто металлические соединения, а натрий и вольфрам окислены.
Ниже приведены изображения изделий из вольфрамовых сплавов фирмы Chinatungsten
Продукция из тяжелых вольфрамовых сплавов и вольфрамово-карбидная продукция
Всего в мире производится примерно 30 тысяч тонн вольфрама в год. Вольфрамовая сталь и другие сплавы с содержанием вольфрама и его карбидов используется при изготовлении танковой брони, оболочек снарядов и торпед, наиболее важных деталей самолетов и двигателей внутреннего сгорания.
В составе самых лучших видов инструментальных сталей непременно присутствует вольфрам. Металлургия поглощает в целом около 95% всего производимого вольфрама. Что характерно для металлургии, используется не только чистый вольфрам, главным образом используется вольфрам более дешевый – ферровольфрам, т.е. сплав с содержанием вольфрама около 80% и железа около 20%. Его производят в электродуговых печах.
Вольфрамовые материалы также можно преобразовать в карбид фольфрама, который представляет собой химическое соединение, содержащее углерод и вольфрам, чем подобен титановому карбиду. Изначально он был разработан как режущий инструмент в механизмах, где и используется по сей день. Цементно-вольфрамовый карбид скорее не является ни керамической продукцией, ни металлической. Хотя это и керамометалл, но данный термин широко не применим. В большинстве случаев, вольфрамовый карбид называют просто карбидом. Сплавы из вольфрамового карбида получают посредством химической реакции между углеродом и вольфрамом при температуре между 1400-2000ºC. Несмотря на высокую жесткость 86~93 HRA (68~81HRC), отличную характеристику горячей обработки, превосходную износостойкость и высокую скорость резки; таким образом карбид вольфрама ширико примяется в режущих лезвиях, сверлах, долотах, соплах и т. д. По сравнению со сплавом из карбида вольфрама, тяжелый вольфрамовый сплав имеет специфические свойства, такие как хорошее вытягивание, малая пропускная способность с высокой плотностью, хорошая коррозионностойкость, поразительная ударопрочность высокая способность поглощения радиации, минимальная сопротитивляемость поглощению металла,, высокая противоударная сопротивляемость и трещиностойкость, тем самым вольфрам, как сплав, широко применяется в изделиях радиационного экранирования, коленвалах, балансирах и т. д.
Перейти на стр. >> [1] [2] [3]
