鎢的知識
1、概述
鎢是稀有金屬，也是重要的戰(zhàn)略物資。我國是產(chǎn)鎢大國，鎢資源儲量520萬噸，占世界總儲量的65％，產(chǎn)量及出口量均居世界第一。湖南、江西、河南三省的鎢資源儲量居全國的前三位，其中湖南、江西兩省的鎢資源儲量占全國的 55．48％。湖南以白鎢為主，江西以黑鎢為主，其黑鎢資源占全國黑鎢資源總量的 42．40％。
2、性質(zhì)
鎢是稀有高熔點金屬，屬于元素周期表中第六周期（第二長周期）的 VIB族。鎢是一種銀白色金屬，外形似鋼。鎢的熔點高，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也較小。它的主要物理性質(zhì)如下：
元素符號： W
原子序數(shù)： 74
穩(wěn)定同位素及其所占%：180(0.14)；182(26.41)； 183(14.40)；184(30.64)；186(28.41)
相對原子質(zhì)量： 183.85
自由原子的電子層結(jié)構(gòu)： 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25P65d46S2
原子體積： 9.53 cm3/mol
密度： 19.35 g/cm3
晶體結(jié)構(gòu)及晶格常數(shù)： α-W：體心立方 a＝3.16524 nm（25℃）
β-W：立方晶格 a＝5.046 nm（630℃以下穩(wěn)定）
熔點： 3410±20℃
沸點： 5927℃
熔化潛熱：40.13±6.67kJ/mol
升華熱： 847.8 kJ/mol(25℃)
蒸發(fā)熱： 823.85±20.9kJ/mol(沸點)
電阻溫度系數(shù)： 0.00482 I/℃
電子逸出功： 4.55 eV
熱中子俘獲面： 19.2 b
彈性模量： 35000~38000 MPa(絲材)
扭力模量： ～36000Mpa
體積模量： 3.108×1011－1.579×107t＋0.344×103t2 Pa
剪切模量： 4.103×1011－3.489×107t＋7.55×103t2 Pa
壓縮性： 2.910－7 cm/kg
鎢有兩種變型，α和β。在標(biāo)準(zhǔn)溫度和常壓下，α型是穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)。β型鎢只有在有氧存在的條件下才能出現(xiàn)。它在630℃以下是穩(wěn)定的，在630℃以上又轉(zhuǎn)化為α鎢，并且這一過程是不可逆的。
3、用途：
18世紀(jì)50年代曾發(fā)現(xiàn)鎢對鋼性質(zhì)的影響。然而，鎢鋼開始生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用是在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初。
1900年在巴黎世界博覽會上，首次展出了高速鋼。因此，鎢的提取工業(yè)從此得到了迅猛發(fā)展。這種鋼的出現(xiàn)標(biāo)志了金屬切割加工領(lǐng)域的重大技術(shù)進(jìn)步。鎢成為最重要的合金元素。
1900年，俄國發(fā)明家А.Н.Ладыгин首先建議在照明燈泡中應(yīng)用鎢。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法，采用壓力加工的工藝方法之后，鎢才有可能在電真空技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。
1927——1928年采用以碳化鎢為主成分研制出硬質(zhì)合金，這是鎢的工業(yè)發(fā)展史中的一個重要階段。這些合金各方面的性質(zhì)都超過了最好的工具鋼，在現(xiàn)代技術(shù)中得到了廣泛的使用。
鎢以純金屬狀態(tài)和以合金系狀態(tài)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代技術(shù)中，合金系狀態(tài)中最主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質(zhì)合金、耐磨合金和強熱合金。鎢主要分別應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域。
一、鋼鐵工業(yè)：
鎢大部分用于生產(chǎn)特種鋼。廣泛采用的高速鋼含有9%——24%的鎢、3.8%——4.6%的鉻、1%——5%的釩、4%——7%鈷、0.7%——1.5%碳。高速鋼的特點是在空氣中有高的強化回火溫度（700——800℃）下，能自動淬火，因此，直到600~650℃它還保持高的硬度和耐磨性。合金工具鋼中的鎢鋼含有0.8%——1.2%的鎢；鉻鎢硅鋼含有2%——2.7%的鎢；鉻鎢鋼中含有2%——9%的鎢；鉻鎢錳鋼中含有0.5%——1.6%的鎢。含鎢的鋼用于制造各種工具：如鉆頭、銑刀、拉絲模、陰模和陽模，氣支工具等零件。鎢磁鋼是含有5.2%——6.2%的鎢、0.68%——0.78%碳、0.3%——0.5%鉻的永磁體鋼。鎢鈷磁鋼含有11.5%——14.5%的鎢、5.5%——6.5%鉬、11.5%——12.5%鈷的硬磁材料。它們具有高的磁化強度和矯頑磁力。
二、碳化鎢基硬質(zhì)合金：
鎢的碳化物具有高的硬度、耐磨性和難熔性。這些合金含有85%——95%的碳化鎢和5%——14%的鈷，鈷是作為粘結(jié)劑金屬，它使合金具有必要的強度。主要用于加工鋼的某些合金中，還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。所有這些合金都是用粉末冶金法制造的。當(dāng)加熱到1000——1100℃時，它們?nèi)跃哂懈叩挠捕群湍湍バ�。硬質(zhì)合金刀具的切削速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了最好的工具鋼刀具的切削速度。硬質(zhì)合金主要用于切削工具、礦山工具和拉絲模等。
三、熱強和耐磨合金：
作為最難熔的金屬鎢是許多熱強合金的成分，如3%——15%的鎢、25%——35%的鉻、45%——65%的鈷、0.5%——0.75%的碳組成的合金，主要用于強烈耐磨的零件，例如航空發(fā)動機的活門、壓模熱切刀的工作部件、渦輪機葉輪、挖掘設(shè)備、犁頭的表面涂層。
在航空和火箭技術(shù)中，以及要求機器零件，發(fā)動機和一些儀器的高熱強度的其它部門中，鎢和其它給熔金屬（如鉭、鈮、鉬、錸）的合金用作熱強材料。
四、觸頭材料和高比重合金：
用粉末冶金方法制造的鎢-銅合金（10%——40%的銅）和鎢-銀合金，兼有銅和銀的良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鎢的耐磨性。因此，它成為制造閘刀開關(guān)、斷路器、點焊電極等的工作部件非常的效的觸頭材料。成分為90%——95%的鎢、1%——6%的鎳、1%——4%的銅的高比重合金，以及用鐵代銅（—5%）的合金，用于制造陀螺儀的轉(zhuǎn)子、飛機、控制舵的平衡錘、放射性同位素的放射護罩和料筐等。
五、電真空照明材料：
鎢以鎢絲、鎢帶和各種鍛造元件用于電子管生產(chǎn)、無線電電子學(xué)和X射線技術(shù)中。鎢是白織燈絲和螺旋絲的最好材料。高的工作溫度（2200——2500℃）保證高的發(fā)光效率，而小的蒸發(fā)速度保證絲的壽命長。鎢絲用于制造電子振蕩管的直熱陰極和柵極，高壓整流器的陰極和和各種電子儀器中旁熱陰極加熱器。用鎢做X光管和氣體放電管的對陰極和陰極，以及無線電設(shè)備的觸頭和原子氫焊槍電極。鎢絲和鎢棒作為高溫爐（達(dá)3000℃）的加熱器。鎢加熱器在氫氣氣體、惰性氣體或真空中工作。
六、鎢的化合物：
鎢酸鈉用于生產(chǎn)某些類型的漆和顏料，以及紡織工業(yè)中用于布疋加重和與硫酸銨和磷酸銨混合來制造耐火布疋和防水布疋。還用于金屬鎢、鎢酸及鎢酸鹽的制造以及染料、顏料、油墨、電鍍等方面。也用作催化劑等。鎢酸在紡織工業(yè)中是媒染劑與染料和在化學(xué)工業(yè)中用作制取高辛烷汽油的催化劑。二硫化鎢在有機合成中，如在合成汽油的制取中用作固體的潤滑劑和催化劑。
七、中國的鎢礦資源儲量：
鎢礦在我國儲量豐富，約占世界鎢礦的90％以上，是世界公認(rèn)的鎢礦大國。
我國的鎢礦大體上分布于我國南嶺山地兩側(cè)的廣東東部沿海一帶，尤其是以江西的南部為最多，儲量約占全世界的二分之一以上。此外，江西的大庾、湖南的汝城、資興、荼陵等地；以及廣西和云南等省也都產(chǎn)有鎢礦。
主要的鎢礦有十幾種，我國主要有兩種；黑鎢礦（鎢錳鐵礦）和白鎢礦（鎢酸鈣礦）。
1．黑鎢礦。顏色有暗灰色、淡紅褐、淡褐黑、發(fā)褐及鐵褐等顏色。半金屬光澤、金屬光澤及金剛光澤。通常為葉片狀、彎曲片狀、粒狀和致密狀；也有的呈厚板狀、尖柱狀等單斜晶系晶體，硬度5－5.5，比重7.1－7.5。參差狀斷口。性脆，有弱磁性。黑鎢礦是煉鎢和制造鎢酸鹽類的主要原料。
2．白鎢礦。顏色為白色，也有黃褐、綠和淡紅色等。金剛光澤。它屬正方晶系，形成雙錐狀的假八面體或板狀晶體，晶面有時可見斜條紋，其中插生雙晶者較為常見。也有的晶體呈皮殼狀、腎狀、粒狀和致密塊狀。硬度4.5－5；比重5.9－6.2。性脆，貝殼狀或參差狀斷口。受陰極射線作用時可發(fā)出淺藍(lán)色的光。白鎢礦產(chǎn)于我國江西大庚、湖南大順窿、云南文山等地。多成砂礦，可用淘重砂法淘洗得到白鎢礦。
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