Gryno metalo ir volframo turinčių lydinių naudojimas daugiausia grindžiamas jų atsparumu ugniai, kietumu ir cheminiu atsparumu. Grynas volframas naudojamas elektros kaitinamųjų lempų ir katodinių spindulių vamzdžių gijų gamyboje, metalų garinimo tiglių gamyboje, automobilių uždegimo skirstytuvų kontaktuose, rentgeno vamzdžių taikiniuose; kaip apvijos ir kaitinimo elementai elektrinėse krosnyse ir kaip konstrukcinė medžiaga erdvinėms ir kitoms transporto priemonėms, veikiančioms aukštoje temperatūroje. Greitajame pliene (17,5–18,5 % volframo), stelite (kobalto pagrindu su Cr, W, C), hastalloy (nerūdijančio plieno Ni pagrindu) ir daugelyje kitų lydinių yra volframo. Įrankių ir karščiui atsparių lydinių gamybos pagrindas yra ferotungframas (68-86% W, iki 7% Mo ir geležis), kuris lengvai gaunamas tiesiogiai redukuojant volframito ar scheelito koncentratus. "Pobedit" - labai kietas lydinys, kuriame yra 80-87% volframo, 6-15% kobalto, 5-7% anglies, yra nepakeičiamas metalo apdirbime, kasybos ir naftos pramonėje.

Kalcio ir magnio volframatai plačiai naudojami fluorescenciniuose prietaisuose, kitos volframo druskos naudojamos chemijos ir rauginimo pramonėje. Volframo disulfidas – sausas aukštos temperatūros tepalas, stabilus iki 500° C. Dažų gamyboje naudojamos volframo bronzos ir kiti elementų junginiai. Daugelis volframo junginių yra puikūs katalizatoriai.

Daug metų nuo atradimo volframas išliko laboratorine retenybe, tik 1847 metais Okslandas gavo patentą natrio volframo, volframo rūgšties ir volframo gamybai iš kasiterito (alavo akmens). Antrasis patentas, kurį Okslandas gavo 1857 m., aprašė geležies ir volframo lydinių, kurie yra šiuolaikinio greitaeigio plieno pagrindas, gamybą.

viduryje – XIX a buvo pirmieji bandymai panaudoti volframą plieno gamyboje, tačiau ilgą laiką nebuvo įmanoma šių pokyčių įvesti į pramonę dėl aukštos metalo kainos. Išaugusi legiruotojo ir didelio stiprio plieno paklausa paskatino greitaeigį plieną pradėti gaminti Bethlehem Steel. Pirmą kartą šių lydinių pavyzdžiai buvo pristatyti 1900 metais pasaulinėje parodoje Paryžiuje.

Volframo gijų gamybos technologija ir jos istorija.

Volframo vielos gamybos apimtys užima nedidelę dalį tarp visų volframą naudojančių pramonės šakų, tačiau jos gamybos technologijos plėtra suvaidino pagrindinį vaidmenį plėtojant ugniai atsparių junginių miltelių metalurgiją.

Nuo 1878 m., kai Swan Niukasle demonstravo savo išrastas aštuonių ir šešiolikos žvakių anglies lempas, buvo ieškoma tinkamesnės medžiagos gijų gamybai. Pirmosios anglies lempos efektyvumas siekė tik 1 liumeną/vatą, kuris per ateinančius 20 metų buvo padidintas pakeitus anglies apdorojimo metodus du su puse karto. Iki 1898 metų tokių lempučių šviesos srautas buvo 3 liumenai/vatas. Tais laikais anglies gijos buvo šildomos leidžiant elektros srovę sunkiųjų angliavandenilių garų atmosferoje. Pastarojo pirolizės metu susidariusi anglis užpildė siūlo poras ir nelygumus, suteikdama ryškų metalinį blizgesį.

pabaigoje – XIX a von Welsbachas pagamino pirmąjį metalinį kaitrinių lempų siūlą. Jis padarė jį iš osmio (T pl = 2700 ° C). Osmio gijų efektyvumas siekė 6 liumenus/vatas, tačiau osmis yra retas ir itin brangus platinos grupės elementas, todėl nebuvo plačiai pritaikytas buitinių prietaisų gamyboje. Tantalas, kurio lydymosi temperatūra 2996 °C, buvo plačiai naudojamas trauktos vielos pavidalu nuo 1903 iki 1911 m., dėka fon Boltono iš Siemens ir Halske darbų. Tantalo lempų efektyvumas buvo 7 liumenai/vatas.

Kaitrinėse lempose volframas pradėtas naudoti 1904 m., o visus kitus tokio pajėgumo metalus pakeitė 1911 m. Įprastos kaitrinės lempos su volframo siūleliu švytėjimas yra 12 liumenų / vatų, o lempų, veikiančių esant aukštai įtampai - 22 liumenai / vatai. Šiuolaikinės fluorescencinės lempos su volframo katodu pasižymi apie 50 liumenų/vatų efektyvumu.

1904 m. Siemens-Halske bandė pritaikyti tantalui sukurtą vielos tempimo procesą ugniai atsparesniems metalams, tokiems kaip volframas ir toris. Dėl volframo standumo ir lankstumo stokos procesas negalėjo vykti sklandžiai. Tačiau vėliau, 1913–1914 m., buvo parodyta, kad išlydytas volframas gali būti valcuojamas ir tempiamas naudojant dalinio redukavimo procedūrą. Elektros lankas buvo praleistas tarp volframo strypo ir iš dalies išlydyto volframo lašelio, patalpinto į grafito tiglį, padengtą iš vidaus volframo milteliais ir esantį vandenilio atmosferoje. Taip buvo gauti nedideli išlydyto volframo lašeliai, apie 10 mm skersmens ir 20-30 mm ilgio. Nors ir sunkiai, bet jau buvo galima su jais dirbti.

Tais pačiais metais Justas ir Hannamanas užpatentavo volframo gijų gamybos procesą. Smulkūs metalo milteliai buvo sumaišyti su organiniu rišikliu, gauta pasta perleista per suktukus ir kaitinama specialioje atmosferoje, kad būtų pašalintas rišiklis, ir gautas smulkus gryno volframo siūlas.

Gerai žinomas ekstruzijos procesas buvo sukurtas 1906–1907 m. ir buvo naudojamas iki 1910-ųjų pradžios. Labai smulkiai sumalti juodi volframo milteliai buvo maišomi su dekstrinu arba krakmolu, kol susidarė plastiška masė. Hidraulinis slėgis privertė šią masę per plonus deimantinius sietus. Taip gautas siūlas buvo pakankamai tvirtas, kad jį būtų galima suvynioti ant ritės ir išdžiovinti. Tada siūlai buvo supjaustyti į „plaukų segtukus“, kurie buvo kaitinami inertinių dujų atmosferoje iki raudonai karštos temperatūros, kad būtų pašalinta likutinė drėgmė ir lengvieji angliavandeniliai. Kiekvienas „plaukų segtukas“ buvo pritvirtintas spaustuku ir kaitinamas vandenilio atmosferoje iki ryškios šviesos, leidžiant elektros srovę. Tai lėmė galutinį nepageidaujamų priemaišų pašalinimą. Esant aukštai temperatūrai, atskiros mažos volframo dalelės susilieja ir sudaro vienodą kietą metalinį siūlą. Šie siūlai yra elastingi, nors ir trapūs.

XX amžiaus pradžioje Yust ir Hannaman sukūrė skirtingą procesą, kuris išsiskiria savo originalumu. 0,02 mm skersmens anglies siūlelis buvo padengtas volframu, kaitinant jį vandenilio ir volframo heksachlorido garų atmosferoje. Tokiu būdu padengtas siūlas sumažintame slėgyje vandenilyje buvo įkaitintas iki ryškiai švytinčio. Šiuo atveju volframo apvalkalas ir anglies šerdis buvo visiškai sujungti vienas su kitu, sudarydami volframo karbidą. Gautas siūlas buvo baltas ir trapus. Tada kaitinamasis siūlas buvo kaitinamas vandenilio sraute, kuris sąveikavo su anglimi, palikdamas kompaktišką gryno volframo siūlą. Siūlai turėjo tas pačias charakteristikas kaip ir ekstruzijos procese.

1909 metais amerikietis Coolidge kaliojo volframo buvo galima gauti nenaudojant užpildų, o tik esant protingai temperatūrai ir mechaniniam apdorojimui. Pagrindinė problema, susijusi su volframo vielos gavimu, buvo greita volframo oksidacija aukštoje temperatūroje ir grūdėtosios struktūros buvimas gautame volframe, dėl kurio jis tapo trapus.

Šiuolaikinė volframo vielos gamyba yra sudėtingas ir tikslus technologinis procesas. Žaliava yra miltelių pavidalo volframas, gautas redukuojant amonio paravolframo rūgštį.

Vielos gamybai naudojami volframo milteliai turi būti labai gryni. Įprastai įvairios kilmės volframo milteliai maišomi, kad būtų vidutinė metalo kokybė. Jie maišomi malūnuose ir, siekiant išvengti trinties įkaitinto metalo oksidacijos, į kamerą patenka azoto srautas. Tada milteliai presuojami plieninėse formose ant hidraulinių arba pneumatinių presų (5-25 kg/mm2). Jei naudojami užteršti milteliai, kompaktas yra trapus ir, norint pašalinti šį efektą, pridedama visiškai oksiduojamo organinio rišiklio. Kitame etape atliekamas preliminarus strypų sukepinimas. Vandenilio sraute kaitinant ir aušinant kompaktus pagerėja jų mechaninės savybės. Kompaktai vis dar yra gana trapūs, o jų tankis sudaro 60-70% volframo tankio, todėl strypai yra sukepinami aukštoje temperatūroje. Strypas yra suspaustas tarp vandeniu aušinamų kontaktų, o sauso vandenilio atmosferoje per jį praeina srovė, kad jis įkaistų beveik iki lydymosi temperatūros. Dėl kaitinimo volframas sukepinamas ir jo tankis padidėja iki 85-95% kristalinio, tuo pačiu didėja grūdelių dydžiai, auga volframo kristalai. Po to seka kalimas aukštoje (1200-1500 °C) temperatūroje. Specialiame aparate strypai praleidžiami per kamerą, kuri suspaudžiama plaktuku. Vieno praėjimo metu strypo skersmuo sumažinamas 12%. Kaltinami volframo kristalai pailgėja ir sukuria fibrilinę struktūrą. Po kalimo seka vielos tempimas. Strypai sutepami ir perbraukiami per deimantinio arba volframo karbido sietelį. Ekstrahavimo laipsnis priklauso nuo gautų produktų paskirties. Gautas vielos skersmuo yra apie 13 µm.

Pasaulyje volframo pagaminama apie 32 tūkst. tonų per metus. Nuo mūsų amžiaus pradžios jis ne kartą patyrė staigų pakilimą ir vienodai staigų nuosmukį. Diagrama rodo, kad gamybos kreivės viršūnės tiksliai atitinka pirmojo ir antrojo pasaulinių karų kulminaciją. O dabar volframas yra grynai strateginis metalas

Pasaulinės volframo gamybos diagrama (tūkst. tonų) XX amžiaus pirmoje pusėje.
Iš volframo plieno ir kitų lydinių, kuriuose yra volframo ar jo karbidų, gaminami tankų šarvai, torpedų sviediniai ir sviediniai, svarbiausios orlaivių dalys ir varikliai.

Volframas yra nepakeičiamas geriausių įrankių plieno rūšių komponentas. Apskritai metalurgija sugeria beveik 95% viso iškasamo volframo. (Būdinga, kad jame plačiai naudojamas ne tik grynas volframas, bet daugiausia pigesnis ferotungstenas – lydinys, kuriame yra 80 % W ir apie 20 % Fe; jis gaunamas elektros lanko krosnyse).

Volframo lydiniai turi daug puikių savybių. Iš vadinamųjų sunkiųjų metalų (iš volframo, nikelio ir vario) gaminami konteineriai, kuriuose laikomos radioaktyviosios medžiagos. Jo apsauginis poveikis yra 40% didesnis nei švino. Šis lydinys taip pat naudojamas radioterapijoje, nes sukuria pakankamą apsaugą esant santykinai mažam ekrano storiui.

Volframo karbido lydinys su 16 % kobalto yra toks kietas, kad gręžiant šulinius gali iš dalies pakeisti deimantą.

Pseudo-volframo lydiniai su variu ir sidabru yra puiki medžiaga jungikliams ir aukštos įtampos elektros srovės jungikliams: jie tarnauja šešis kartus ilgiau nei įprasti variniai kontaktai.

Straipsnio pradžioje buvo aptartas volframo panaudojimas elektros lempų plaukuose. Volframo nepakeičiamumas šioje srityje paaiškinamas ne tik jo atsparumu ugniai, bet ir jo lankstumu. Iš vieno kilogramo volframo ištraukiama 3,5 km ilgio viela, t.y. šio kilogramo užtenka pagaminti siūlų 23 000 60 vatų elektros lempučių. Būtent dėl ​​šios savybės pasaulinė elektros pramonė per metus sunaudoja tik apie 100 tonų volframo.

Pastaraisiais metais cheminiai volframo junginiai įgijo didelę praktinę reikšmę. Visų pirma, fosfotungstinė heteropolirūgštis naudojama lakų ir ryškių, šviesai atsparių dažų gamybai. Natrio volframo Na2WO4 tirpalas suteikia audiniams atsparumą ugniai ir vandeniui, o šarminių žemių metalų, kadmio ir retųjų žemių elementų volframatai naudojami lazerių ir šviečiančių dažų gamyboje.

Volframo praeitis ir dabartis suteikia pagrindo laikyti jį sunkiai dirbančiu metalu.

Volframas Tai nuobodu sidabro spalvos metalas, kurio lydymosi temperatūra yra aukščiausia iš visų grynų metalų.

Taip pat žinomas kaip volframas, iš kurio elementas paima savo simbolį W, volframas yra atsparesnis plyšimui nei deimantas ir daug kietesnis nei plienas. Dėl unikalių ugniai atsparių metalų savybių – stiprumo ir gebėjimo atlaikyti aukštą temperatūrą – jis idealiai tinka daugeliui komercinių ir pramoninių pritaikymų.

Volframas daugiausia išgaunamas iš dviejų rūšių mineralų: volframito ir scheelito. Tačiau volframo perdirbimas taip pat sudaro apie 30 % pasaulio pasiūlos. Kinija yra didžiausia metalo gamintoja pasaulyje, tiekianti daugiau nei 80 % pasaulio tiekimo.

Apdorojus ir atskyrus volframo rūdą, gaunama cheminė forma – amonio paratungstatas (APT). APT gali būti kaitinamas vandeniliu, kad susidarytų volframo oksidas, arba reaguoti su anglimi aukštesnėje nei 1925 °F (1050 °C) temperatūroje, kad susidarytų volframo metalas.

Programos:

Daugiau nei 100 metų volframas buvo naudojamas kaip kaitinamųjų lempučių siūlas. Pagaminti naudojant nedidelius kiekius kalio aliumosilikato, volframo milteliai sukepinami aukštoje temperatūroje, kad susidarytų vielos siūlelis, esantis elektros lempučių, apšviečiančių milijonus namų visame pasaulyje, centre.

Dėl volframo gebėjimo išlaikyti formą esant aukštai temperatūrai, volframo gijos dabar taip pat naudojamos įvairiose buityje, įskaitant lempas, prožektorius, elektrinių orkaičių, mikrobangų krosnelių kaitinimo elementus, rentgeno vamzdžius ir katodinių spindulių vamzdžius (CRT). ) kompiuterių monitoriuose ir televizoriuose.

Dėl metalo tolerancijos intensyviam karščiui jis taip pat idealiai tinka termoporoms ir elektriniams kontaktams elektros lanko krosnyse ir suvirinimo įrenginiuose. Priemonėse, kurioms reikalinga koncentruota masė arba svoris, pavyzdžiui, atsvarai, žvejybos svareliai ir smiginis, dažnai naudojamas volframas dėl jo tankio.

Volframo karbidas:

Volframo karbidas gaminamas sujungiant vieną volframo atomą su vienu anglies atomu (pavaizduota cheminiu simboliu WC) arba du volframo atomus su vienu anglies atomu (W2C). Tai atliekama kaitinant volframo miltelius su anglimi nuo 2550°F iki 2900°F (1400°C iki 1600°C) temperatūroje vandenilio dujų sraute.

Pagal Moso kietumo skalę (vienos medžiagos gebėjimo subraižyti kitą matas) volframo karbido kietumas yra 9,5, tik šiek tiek mažesnis nei deimanto. Dėl šios priežasties šis kietas junginys yra sukepinamas – procesas, kurio metu miltelių pavidalo reikia presuoti ir kaitinti aukštoje temperatūroje, kad būtų pagaminti gaminiai, naudojami apdirbant ir pjaustant. To rezultatas – medžiagos, kurios gali veikti esant aukštai temperatūrai ir įtempiams, pavyzdžiui, grąžtai, tekinimo įrankiai, frezos ir šarvus pradurti šaudmenys.

Cementuotas karbidas gaminamas naudojant volframo karbido ir kobalto miltelių derinį ir naudojamas dilimui atspariems įrankiams, pvz., naudojamiems kasybos pramonėje, gaminti.

Tunelio gręžimo mašinoje, kuri buvo naudojama kanalo tuneliui, jungiančiam Britaniją su Europa, kasti iš tikrųjų buvo beveik 100 cementuoto karbido antgalių.

Volframo lydiniai:

Volframo metalas gali būti derinamas su kitais metalais, siekiant pagerinti jų stiprumą ir atsparumą dilimui bei korozijai. Dėl šių naudingų savybių plieno lydiniuose dažnai yra volframo. Daugelyje greitaeigių plienų, naudojamų pjovimo ir apdirbimo įrankiuose, tokiuose kaip pjūklo diskai, volframo yra apie 18 proc.

Volframo plieno lydiniai taip pat naudojami raketinių variklių purkštukų gamyboje, kurie turi turėti aukštas atsparumo karščiui savybes. Kiti volframo lydiniai yra Stellite (kobaltas, chromas ir volframas), kuris naudojamas guoliams ir stūmokliams dėl patvarumo ir atsparumo dilimui, ir Hevimet, kuris gaminamas sukepinant volframo lydinio miltelius ir naudojamas amunicijai, smiginio statinėse ir golfo lazdose. .

Superlydiniai, pagaminti iš kobalto, geležies arba nikelio, kartu su volframu, gali būti naudojami orlaivių turbinų mentėms gaminti.

Volframas taip pat priklauso metalų grupei, kuriai būdingas didelis atsparumas ugniai. Jį Švedijoje atrado chemikas Scheele. Būtent jis pirmasis 1781 metais iš mineralinio volframito išskyrė nežinomo metalo oksidą. Po 3 metų mokslininkui pavyko gauti gryno volframo.

apibūdinimas

Volframas priklauso medžiagų grupei, kuri dažnai naudojama įvairiose pramonės šakose. Jis žymimas raide W o periodinėje lentelėje turi eilės numerį 74. Jai būdinga šviesiai pilka spalva. Viena iš jo būdingų savybių yra didelis atsparumas ugniai. Volframo lydymosi temperatūra yra 3380 laipsnių Celsijaus. Jei vertinsime tai taikymo požiūriu, svarbiausios šios medžiagos savybės yra šios:

• tankis;
• lydymosi temperatūra;
• elektrinė varža;
• tiesinio plėtimosi koeficientas.

Apskaičiuojant būdingas jo savybes, būtina pabrėžti aukštą virimo temperatūrą, kuri yra ant 5900 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Kitas bruožas yra mažas garavimo greitis. Jis yra žemas net esant 2000 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Pagal tokią savybę kaip elektros laidumas šis metalas 3 kartus pranašesnis už tokį įprastą lydinį kaip varis.

Volframo naudojimą ribojantys veiksniai

Yra keletas veiksnių, ribojančių šios medžiagos naudojimą:

• didelio tankio;
• didelis polinkis į trapumą žemoje temperatūroje;
• mažas atsparumas oksidacijai.

Išvaizda volframas panašus į įprastą plieną. Jo pagrindinis pritaikymas daugiausia susijęs su lydinių, turinčių aukštas stiprumo charakteristikas, gamyba. Šį metalą galima apdoroti, bet tik tada, kai jis yra pašildytas. Priklausomai nuo pasirinkto apdorojimo tipo, kaitinimas atliekamas iki tam tikros temperatūros. Pavyzdžiui, jei užduotis yra kalti strypus iš volframo, tada ruošinį pirmiausia reikia pašildyti iki 1450–1500 laipsnių Celsijaus.

100 metų volframas nebuvo naudojamas pramoniniais tikslais. Jo naudojimas įvairių mašinų gamyboje buvo sumažintas dėl aukštos lydymosi temperatūros.

Pramoninio naudojimo pradžia siejama su 1856 m., kai jis pirmą kartą buvo naudojamas įrankinio plieno rūšių legiravimui. Jų gamybos metu į kompoziciją buvo pridėta volframo, kurio bendra dalis buvo iki 5%. Šio metalo buvimas plieno sudėtyje leido padidinti tekinimo staklių pjovimo greitį. nuo 5 iki 8 metrų per minutę.

Pramonės plėtrai XIX amžiaus antroje pusėje būdinga aktyvi staklių pramonės plėtra. Įrangos paklausa kasmet nuolat didėjo, todėl mašinų gamintojai turėjo gauti kokybiškas mašinų charakteristikas, be to, padidinti jų veikimo greitį. Pirmasis impulsas padidinti pjovimo greitį buvo volframo naudojimas.

Jau XX amžiaus pradžioje buvo padidintas pjovimo greitis iki 35 metrų per minutę. Tai buvo pasiekta legiruojant plieną ne tik volframu, bet ir kitais elementais:

• molibdenas;
• chromo;
• vanadis.

Vėliau mašinų pjovimo greitis padidėjo iki 60 metrų per minutę. Tačiau, nepaisant tokių aukštų rodiklių, ekspertai suprato, kad yra galimybė pagerinti šią savybę. Specialistai ilgai negalvojo, kokį būdą pasirinkti norint padidinti pjovimo greitį. Jie naudojo volframą, bet jau karbidų pavidalu kartu su kitais metalais ir jų rūšimis. Šiuo metu gana įprasta metalą pjauti staklėmis 2000 metrų per minutę greičiu.

Kaip ir bet kuri medžiaga, volframas turi savo ypatingų savybių, dėl kurių jis pateko į strateginių metalų grupę. Aukščiau jau minėjome, kad vienas iš šio metalo privalumų yra didelis atsparumas ugniai. Dėl šios savybės medžiaga gali būti naudojama gijų gamybai.

Jo lydymosi temperatūra yra 2500 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Tačiau tik šios kokybės teigiamos šios medžiagos savybės nėra ribojamos. Ji turi ir kitų privalumų, kuriuos reikėtų paminėti. Vienas iš jų yra didelis stiprumas, demonstruojamas normalios ir aukštesnės temperatūros sąlygomis. Pavyzdžiui, kaitinant geležį ir geležies lydinius iki 800 laipsnių Celsijaus, stiprumas sumažėja 20 kartų. Esant tokioms pat sąlygoms, volframo stiprumas sumažėja tik tris kartus. 1500 laipsnių Celsijaus sąlygomis geležies stiprumas praktiškai sumažėja iki nulio, tačiau volframo atveju jis yra geležies lygiu įprastoje temperatūroje.

Šiandien 80% pasaulyje pagaminamo volframo daugiausia naudojama aukštos kokybės plieno gamybai. Daugiau nei pusėje mašinų gamybos įmonėse naudojamo plieno rūšių yra volframo. Jie naudoja juos kaip pagrindinę medžiagą turbinų dalims, pavarų dėžės, taip pat naudoti tokias medžiagas kompresorinių mašinų gamybai. Mašinų gamybos plienas, kuriame yra volframo, naudojamas velenams, krumpliaračiams, taip pat tvirtam kaltiniam rotoriui gaminti.

Be to, iš jų gaminami alkūniniai velenai, švaistikliai. Inžinerinio plieno pridėjimas prie kompozicijos, be volframo ir kitų legiravimo elementų, padidina jų kietumą. Be to, galima gauti smulkiagrūdę struktūrą. Be to, gaminamas inžinerinis plienas padidina tokias charakteristikas kaip kietumas ir stiprumas.

Karščiui atsparių lydinių gamyboje volframo naudojimas yra viena iš būtinų sąlygų. Šį konkretų metalą reikia naudoti dėl to, kad jis vienintelis gali atlaikyti dideles apkrovas aukštoje temperatūroje, viršijančioje geležies lydymosi vertę. Volframas ir šio metalo junginiai pasižymi dideliu stiprumu ir geru elastingumu. Šiuo atžvilgiu jie yra pranašesni už kitus metalus, įtrauktus į ugniai atsparių medžiagų grupę.

Minusai

Tačiau išvardijant volframo privalumus, negalima nepastebėti trūkumai, būdingi šiai medžiagai.

Šiuo metu gaminamame volframe yra 2% torio. Šis lydinys vadinamas toriuotu volframu. Jam tai būdinga ribinis stipris 70 MPa 2420 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Nors šio rodiklio reikšmė nėra didelė, tačiau pastebime, kad tik 5 metalai, kartu su volframu, tokioje temperatūroje nekeičia savo kietosios būsenos.

Šiai grupei priklauso molibdenas, kurio lydymosi temperatūra yra 2625 laipsniai. Kitas metalas yra technecis. Tačiau vargu ar artimiausiu metu bus gaminami jo pagrindu pagaminti lydiniai. Renis ir tantalas tokiomis temperatūros sąlygomis neturi didelio stiprumo. Todėl volframas yra vienintelė medžiaga, galinti užtikrinti pakankamą stiprumą esant aukštos temperatūros apkrovoms. Dėl to, kad jis yra tarp retų, jei yra galimybė jį pakeisti, gamintojai naudoja alternatyvą.

Tačiau gaminant atskirus komponentus nėra medžiagų, kurios galėtų visiškai pakeisti volframą. Pavyzdžiui, gaminant elektros lempų siūlus ir nuolatinės srovės lanko lempų anodus, naudojamas tik volframas, nes tinkamų pakaitalų tiesiog nėra. Taip pat naudojamas gaminant elektrodus argono lanko ir atominio vandenilio suvirinimui. Taip pat iš šios medžiagos gaminamas kaitinimo elementas, naudojamas nuo 2000 laipsnių Celsijaus sąlygomis.

Taikymas

Volframas ir jo pagrindu pagaminti lydiniai plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose. Jie naudojami orlaivių variklių gamyboje, naudojami raketų mokslo srityje, taip pat kosmoso technologijų gamybai. Šiose srityse, naudojant šiuos lydinius, gaminami reaktyviniai purkštukai, raketų variklių kritinių sekcijų įdėklai. Be to, tokios medžiagos naudojamos kaip pagrindinės medžiagos raketų lydiniams gaminti.

Lydinių gamyba iš šio metalo turi vieną ypatybę, kuri yra susijusi su šios medžiagos atsparumu ugniai. Aukštoje temperatūroje daugelis metalų pakeičia savo būseną ir virsti dujomis arba labai lakūs skysčiai. Todėl lydiniams, kurių sudėtyje yra volframo, gauti naudojami miltelių metalurgijos metodai.

Tokie metodai apima metalo miltelių mišinio presavimą, po to sukepinimą ir tolesnį jų lankinį lydymą elektrodinėse krosnyse. Kai kuriais atvejais sukepinti volframo milteliai papildomai impregnuojami skystu kokio nors kito metalo tirpalu. Taip gaunami volframo, vario, sidabro pseudo lydiniai, naudojami kontaktams elektros instaliacijose. Palyginti su variu, tokių gaminių ilgaamžiškumas yra 6-8 kartus didesnis.

Šis metalas ir jo lydiniai turi dideles perspektyvas toliau plėsti taikymo sritį. Visų pirma, reikėtų pažymėti, kad, skirtingai nei nikelis, šios medžiagos gali dirbti „ugningai“ pasienyje. Volframo gaminių naudojimas vietoj nikelio lemia tai, kad elektrinių darbo parametrai didėja. Ir tai veda prie įrangos efektyvumo padidėjimas. Be to, volframo gaminiai lengvai atlaiko atšiaurią aplinką. Taigi galime drąsiai teigti, kad volframas ir toliau pirmuos tokių medžiagų grupei artimiausiu metu.

Volframas taip pat prisidėjo prie elektros kaitrinės lempos tobulinimo proceso. Iki 1898 m. šiuose elektros šviestuvuose buvo naudojamas anglies siūlas.

• buvo lengva pagaminti;
• jo gamyba buvo nebrangi.

Vienintelis anglies siūlų trūkumas buvo tas gyvenimas ji turėjo mažą. Po 1898 m. anglies kaitinamosios lempos turėjo konkurentą osmio pavidalu. Nuo 1903 m. tantalas buvo naudojamas elektros lempoms gaminti. Tačiau jau 1906 m. volframas išstūmė šias medžiagas ir buvo pradėtas naudoti kaitinamųjų lempų siūlams gaminti. Jis vis dar naudojamas šiuolaikinių elektros lempučių gamyboje.

Kad ši medžiaga būtų atspari karščiui, ant metalinio paviršiaus padengiamas renio ir torio sluoksnis. Kai kuriais atvejais volframo siūlas gaminamas su reniu. Taip yra dėl to, kad esant aukštai temperatūrai šis metalas pradeda išgaruoti, o tai lemia tai, kad šios medžiagos siūlai tampa plonesni. Renio pridėjimas prie kompozicijos sumažina garavimo poveikį 5 kartus.

Šiais laikais volframas aktyviai naudojamas ne tik elektrotechnikos gamyboje, bet ir įvairių karinės pramonės gaminių. Dėl jo pridėjimo prie ginklinio metalo šios rūšies medžiaga yra labai efektyvi. Be to, tai leidžia pagerinti šarvų apsaugos charakteristikas, taip pat padaryti šarvus pradurtus apvalkalus efektyvesnius.

Išvada

Volframas yra viena iš paklausiausių metalurgijoje naudojamų medžiagų. Pridėjus jį prie gaminamo plieno sudėties, pagerėja jų charakteristikos. Jie tampa atsparesni šiluminiam stresui, be to, pakyla lydymosi temperatūra, o tai ypač svarbu gaminiams, naudojamiems ekstremaliomis sąlygomis. esant aukštai temperatūrai. Naudojimas gaminant įvairius įrenginius, gaminius ir elementus, šio metalo ar jo pagrindu pagamintų lydinių agregatus gali pagerinti įrenginių charakteristikas ir padidinti jų darbo efektyvumą.

Volframas laikomas ugniai atspariausiu metalu. Pirmą kartą jis buvo gautas XVIII amžiuje, tačiau pramoninis naudojimas pradėtas daug vėliau, tobulėjant gamybos technologijai.

Pagrindinės charakteristikos

Volframas, kaip ugniai atspariausias metalas, turi specifinių savybių:

• Volframo lydymosi temperatūra yra maždaug tokia pati kaip saulės vainiko temperatūra – 3422 °C.
• Tuo pačiu metu gryno volframo tankis prilygsta tankiausiems metalams. Jo tankis beveik lygus aukso tankiui – 19,25 g/cm 3 .
• Volframo šilumos laidumas priklauso nuo temperatūros ir svyruoja nuo 0,31 cal/cm·sec·°C esant 20°С iki 0,26 cal/cm·sek·°С esant 1300°С.
• Šilumos talpa taip pat artima aukso galiai ir siekia 0,15·10 3 J/(kg·K).

Metalas turi kubinę kūno centre esančią kristalinę gardelę. Nepaisant didelio kietumo, volframas yra labai plastiškas ir kalus kaitinant, todėl iš jo galima pagaminti ploną vielą, kuri turi platų pritaikymo spektrą.

Jis turi sidabriškai pilką spalvą, kuri nesikeičia atvirame ore, nes volframas pasižymi dideliu cheminiu atsparumu ir reaguoja su deguonimi tik esant aukštesnei nei raudonojo karščio temperatūrai.

Cheminės elemento savybės, kaip taisyklė, pradeda ryškėti, kai įkaista daugiau nei keli šimtai laipsnių. Įprastomis sąlygomis jis nesąveikauja su daugeliu žinomų rūgščių, išskyrus vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinį.
Esant tam tikriems oksiduojantiems agentams, jis gali reaguoti su šarminiais tirpalais. Tokiu atveju norint pradėti reakciją, reikia pašildyti iki 400–500 ° C temperatūros, o tada reakcija vyksta greitai, išsiskiriant šilumai.

Kai kurie junginiai, ypač volframo karbidas, turi labai didelį kietumą ir yra naudojami metalurgijos pramonėje kietiems lydiniams apdirbti.

Aukščiau pateiktos volframo savybės lemia metalo naudojimo sričių specifiką tiek gryna forma, tiek kaip įvairių lydinių ir cheminių junginių dalis.
Volframas yra įtrauktas į daugelį karščiui atsparių lydinių kaip legiravimo priedas, padidinantis kietumą, lydymosi temperatūrą ir atsparumą korozijai.
Volframo ir aukso tankio ir šiluminės talpos artumas teoriškai gali padėti padirbti aukso luitus, tačiau tai galima nesunkiai nustatyti išmatuojant elektrinę varžą ir perlydant aukso luitą.

Volframo gavimas

Gryna, natūrali, metalo gamtoje nėra. Daugumą nuosėdų sudaro oksidai. Junginių kiekis gryno metalo atžvilgiu rūdos telkinyje yra 0,2–2%.
Cheminis atsparumas ir aukšta lydymosi temperatūra leidžia gaminti volframą iš rūdos tik naudojant tam tikrus metodus.

Dauguma pramoninės volframo gamybos metodų yra pagrįsti metalo redukcija iš jo oksido. Pirmąjį gamybos etapą sudaro volframo turinčios rūdos sodrinimas. Tada WO 3 oksidas gaunamas išplovimo ir redukcijos operacijomis, kuris vandenilio atmosferoje redukuojamas iki gryno metalo. Proceso temperatūra yra apie 700 °C.

Dėl reakcijos gaunami smulkiai dispersiniai metalo milteliai. Aukšta lydymosi temperatūra neleidžia metalui susiformuoti į luitus, todėl volframo milteliai iš pradžių spaudžiami aukštu slėgiu, o po to sukepinami vandenilio atmosferoje, kaitinant iki 1300 °C temperatūros. Pro gautus strypus praleidžiama galinga elektros srovė. Dėl didelio perėjimo tarp metalo grūdelių pasipriešinimo ruošinys įkaista ir išsilydo.

Gautas luitas išvalomas zoniniu lydymu, panašiu į itin grynų puslaidininkių gamybos technologiją. Naudojant šią technologiją volframo gamyba leidžia gauti labai gryną metalą be papildomų valymo operacijų.

Gaminant lydinius, visi komponentai pridedami prieš miltelių presavimo etapą, nes vėliau to padaryti nebeįmanoma. Presavimo, sukepinimo ir tolesnio ruošinio apdirbimo (presavimo, valcavimo) procese užtikrinamas tolygus priemaišų pasiskirstymas lydinyje.

Volframas apdorojamas maždaug pusantro tūkstančio laipsnių temperatūroje. Taip kaitinant metalas tampa labai plastiškas ir leidžia kalti, štampuoti. Plona viela kaitinamųjų lempų spiralėms gaminama piešiant. Šiuo atveju metaliniai kristalai yra išilgai vielos, padidindami jo stiprumą. Kadangi lempos ritėms keliami aukšti vienodumo reikalavimai, volframo viela papildomai poliruojama elektrocheminiu būdu.

Volframo taikymas

Daugumoje volframo naudojimo būdų yra aukšta lydymosi temperatūra, tankis ir lankstumas. Volframas yra būtinas šiose srityse:

• Grynas volframas yra vienintelis metalas, naudojamas apšvietimo lempų, radijo lempų, kineskopų ir kitų vakuuminių prietaisų gijose;
• Gryna forma ir lydinių sudėtyje jis naudojamas subkalibrinių šarvus pradurtų sviedinių ir kulkų šerdims gaminti;
• Didelis volframo tankis leidžia gaminti nedidelių raketų ir erdvėlaivių giroskopų rotorius;
• Nenaudojamų elektrodų, skirtų argono lankiniam suvirinimui, gamyba;
• Apsaugos nuo volframo prietaisai yra efektyvesni nei tradiciniai švino įtaisai. Volframo naudojimas yra ekonomiškai naudingas, nepaisant didesnių sąnaudų nei švino. Taip yra dėl to, kad volframo su tomis pačiomis gaminio techninėmis charakteristikomis suvartojama daug mažiau.
• Volframo gaminiams nereikia apsaugos nuo korozijos dėl mažo cheminio aktyvumo normaliomis temperatūros sąlygomis.

Volframo ir anglies junginiai yra labiau žinomi kaip „laimėti“. Didelis jų kietumas naudojamas pjaustant litavimo metalo apdirbimo įrankius – pjaustytuvus, grąžtus, frezus. Įrankiai su „Pobedite“ antgaliais naudojami beveik bet kokiai medžiagai apdirbti – nuo ​​medienos, kur beveik niekada nereikia periodinio galandimo, iki bet kokios rūšies akmens. Pergalingiems įrankiams galandti reikalingi aukščiausio kietumo abrazyvai. Tai visiškai atitinka deimantinius ir alkūninius abrazyvus, kurių kietumas yra didžiausias iš visų žinomų.

Vario litavimo būdu prie įrankio darbinių kraštų tvirtinami Pobedit litavimo elementai. Boraksas naudojamas kaip srautas.

Volframo karbidas naudojamas papuošaluose, ypač žieduose. Didelis medžiagos kietumas leidžia išlaikyti gaminio blizgesį per visą tarnavimo laiką.

Pobedit gaminamas miltelių metodu, naudojant kobaltą surišimui su volframo karbido kristalu.

Lydiniai volframo pagrindu

Volframo lydinius galima gauti tik miltelinės metalurgijos būdu. Taip yra dėl didelio lydinį sudarančių metalų lydymosi temperatūrų skirtumo. Pradinių komponentų milteliai po sumaišymo presuojami ir sukepinami. Dėl kapiliarinių jėgų daugiau lydančių metalų užpildo tarpą tarp volframo grūdelių, sudarydami monolitinį lydinį. Grūdelių ribose susidaro kieti lydinio komponentų tirpalai.

Labiausiai paplitę volframo lydiniai su variu, geležimi ir nikeliu. Dažniausiai pasitaikantys VNZh ir VNM lydiniai yra volframo – nikelio – geležies ir volframo – nikelio – vario.

Sidabras, chromas, kobaltas ir molibdenas taip pat gali būti įtraukti, kad būtų pasiektos ypatingos savybės.

Volframo lydiniai naudojami gaminant dalis ir įtaisus, kurių didelis tankis yra svarbus esant mažiems bendriems matmenims. Tai visokie atsvarai, smagračiai, išcentrinių reguliatorių svarmenys, kulkų šerdys ir sviediniai.

Nežinoma daug volframo rūšių. Visų pirma, tai techniškai grynas volframas – HF.

Pramonėje naudojamos volframo rūšys paprastai turi tam tikrų priedų. Medžiaga, legiruota su lantanu, žymima kaip VL, su itriu - VI. Šie legiravimo priedai dar labiau pagerina metalo mechanines ir technologines savybes.

Aukštatemperatūrinių termoporų gamyboje naudojami lydiniai su reniu – VR5, VR20.

Dopingas su toriu padidina volframo emisijos savybes, o tai ypač svarbu gaminant didelės galios vakuuminių vamzdžių katodus. Šis priedas taip pat pagerina elektros lanko atsiradimą atliekant TIG suvirinimą.

Volframo lydiniai su variu ir sidabru naudojami kontaktams sudaryti didelės srovės perjungimo įrenginiuose. Varis ir sidabras, turintys didelį elektros laidumą, neturi didelio mechaninio stiprumo. Pratekėjus didelėms srovėms, kontaktinės grupės gali ištirpti. Iš volframo lydinių pagaminti kontaktai neturi šių trūkumų, nepaisant šiek tiek didesnės elektrinės varžos.

Didelis lydinių tankis leis juos naudoti gaminant konteinerius radioaktyviosioms medžiagoms laikyti, ekranus apsaugai nuo γ spinduliuotės.