金属钨在工业领域的应用

钨是一种金属元素，化学符号W，原子序数74，熔点3410℃，沸点5927℃，密度19.35g/cm，属于元素周期表中第六周期（第二长周期）的VIB族。经过冶炼后的钨具有银白色光泽，其特点是高温强度好，弹性模量高，膨胀系数小，蒸汽压低，导电性能优良，熔点极高，硬度大，化学性质也比较稳定，常温下不受空气侵蚀，主要用途为制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具，也用于光学仪器、化学仪器。钨金属因为其硬度大，熔沸点高，能耐高温，耐侵蚀等特点，通常被加工成硬质合金工具，钨特钢等，被应用于交通运输、采掘、工业制造、军工等领域，是加工国之重器的关键工具，素有“工业牙齿”之称，更是“高端制造业的脊梁”。

 

中国是世界上最大的钨储藏国，改革开放以来，我国在钨的开发利用上有了高速的发展，取得了巨大的进步，但是和发达国家相比，我国在钨的加工水平、生产设备上还存在相当大的差距。正因为钨资源的稀缺性和不可替代性，我国将钨视为战略性资源，它的开采受到国家的严格管控。

 

目前，钨在以下4个方面的应用取得了长足的进步。首先，钨在高速钢、热作钢、冷作钢和抗冲击钢中是一种重要的合金元素，在耐热钢（超级合金）和具有良好表面耐磨的斯特莱特（Stellites）中，钨起着主要的作用；其次，以钨为基体的合金中，钨在电子工业（如发射体、触头、某些加热元件）、钨基高密度合金在配重和抗辐射方面都有不可替代的作用；再次，在硬质合金中使用的碳化钨，已经在各种刀具和模具中表现出非常优异的耐磨、耐热性能；最后，在化工行业中，钨的某些化合物可以用做催化剂、润滑剂和添加到涂料中。

 

致密钨的制备方法主要有粉末冶金方法和熔炼法。因为钨的熔点很高，早期制备钨的方法主要局限于粉末冶金方法。1909年Coolidge为钨的近代粉末冶金奠定了基础，其方法是在800-900℃用氢气还原钨酸，然后对钨粉末进行压制、1000℃预烧结和垂熔。尽管人们一个世纪对粉末冶金方法进行了各种各样的改进，但这种方法迄今为止仍然是制备致密钨金属的主要方法。随着熔炼技术的发展，采用电子束熔炼技术可以制备纯度比较高的优质钨坯料，特别是电子束局域熔炼技术为制备钨的单晶开辟了一个新的天地。但是，熔炼法制备钨有其一些自身无法克服的缺点（如晶粒比较大），给钨的进一步的塑性加工带来很大的困难。