Yüksek yoğunluklu tungstenin kullanıldığı yerler. tungsten yoğunluğu

Tungsten ayrıca yüksek refrakterli metaller grubuna aittir. İsveç'te Scheele adlı bir kimyager tarafından keşfedildi. 1781'de volframit mineralinden bilinmeyen bir metalin oksitini ilk izole eden oydu. Bilim adamı, 3 yıl sonra saf haliyle tungsten elde etmeyi başardı.

Açıklama

Tungsten, çeşitli endüstrilerde sıklıkla kullanılan bir grup malzemeye aittir. o W harfi ile gösterilir ve periyodik tabloda 74 seri numarası vardır. Açık gri renk ile karakterizedir. Karakteristik özelliklerinden biri yüksek refrakterliktir. Tungstenin erime noktası 3380 santigrat derecedir. Uygulama açısından düşünürsek, bu malzemenin en önemli özellikleri şunlardır:

• yoğunluk;
• erime sıcaklığı;
• elektrik direnci;
• doğrusal genişleme katsayısı.

Karakteristik niteliklerini hesaplarken, üzerinde bulunan yüksek kaynama noktasını vurgulamak gerekir. 5 900 santigrat derece seviyesinde... Diğer bir özelliği ise düşük buharlaşma hızıdır. 2000 santigrat derece sıcaklık koşullarında bile yüksek değildir. Elektrik iletkenliği gibi bir özellik için bu metal, bakır gibi yaygın bir alaşımdan 3 kat daha yüksektir.

Tungsten kullanımını sınırlayan faktörler

Bu malzemenin kullanımını sınırlayan bir dizi faktör vardır:

• yüksek yoğunluk;
• düşük sıcaklıklarda önemli kırılganlık eğilimi;
• oksidasyona karşı düşük direnç.

Görünüşüne göre, tungsten geleneksel çeliğe benzer... Ana uygulaması, esas olarak yüksek mukavemet özelliklerine sahip alaşımların üretimi ile ilişkilidir. Bu metal işlenebilir, ancak yalnızca önceden ısıtılırsa. Seçilen tedavi türüne bağlı olarak, ısıtma belirli bir sıcaklığa kadar gerçekleştirilir. Örneğin, görev tungstenden çubuklar yapmaksa, iş parçası 1450-1500 santigrat dereceye kadar önceden ısıtılmalıdır.

100 yıldır tungsten ticari olarak kullanılmamaktadır. Çeşitli tekniklerin imalatında kullanımı, yüksek erime noktası ile sınırlandırılmıştır.

Endüstriyel kullanımının başlangıcı, ilk kez takım çeliği kalitelerinin alaşımlanması için kullanıldığı 1856 ile ilişkilidir. Üretimleri sırasında bileşime toplam %5'e varan bir payla tungsten eklendi. Bu metalin çelik bileşimindeki varlığı, torna tezgahlarında kesme hızının arttırılmasını mümkün kılmıştır. dakikada 5 ila 8 m.

19. yüzyılın ikinci yarısında endüstrinin gelişimi, takım tezgahı endüstrisinin aktif gelişimi ile karakterizedir. Ekipmana olan talep her yıl sürekli olarak artıyordu, bu da makine üreticilerinin makinelerin yüksek kaliteli özelliklerini elde etmelerini ve ayrıca çalışma hızlarını artırmalarını gerektiriyordu. Kesme hızını artırmanın ilk itici gücü tungsten kullanımıydı.

Zaten 20. yüzyılın başında kesme hızı artırıldı dakikada 35 metreye kadar... Bu, çeliğin yalnızca tungsten ile değil, aynı zamanda diğer elementlerle alaşımlanmasıyla sağlandı:

• molibden;
• krom;
• vanadyum.

Daha sonra makinelerde kesme hızı dakikada 60 metreye çıktı. Ancak, bu kadar yüksek oranlara rağmen, uzmanlar bu özelliği geliştirmek için bir fırsat olduğunu anladılar. Uzmanlar, kesme hızını artırmak için hangi yöntemi seçeceklerini uzun süre düşünmediler. Tungsten kullanmaya başvurdular, ancak zaten diğer metaller ve türleri ile ittifak halinde karbürler şeklinde. Günümüzde dakikada 2000 metrelik makinelerde metal kesmek oldukça yaygındır.

Herhangi bir malzeme gibi, tungsten de stratejik metaller grubuna girdiği için kendine has özelliklere sahiptir. Bu metalin avantajlarından birinin yüksek refrakterlik olduğunu yukarıda söylemiştik. Bu özellik nedeniyle malzemenin filament üretimi için kullanılabilmesidir.

Onun erime noktası 2500 santigrat derecede... Ancak sadece bu kalite, bu malzemenin olumlu özellikleri ile sınırlı değildir. Ayrıca belirtilmesi gereken başka avantajları da vardır. Bunlardan biri, normal ve yüksek sıcaklık koşulları altında gösterilen yüksek mukavemettir. Örneğin, demir ve buna dayalı alaşımlar 800 santigrat dereceye kadar ısıtıldığında, mukavemet 20 kat azalır. Aynı koşullar altında, tungstenin gücü sadece üç kat azalır. 1500 santigrat derece koşullarında, demirin gücü pratik olarak sıfıra düşürülür, ancak tungstende normal sıcaklıklarda demir seviyesindedir.

Bugün dünyada üretilen tungstenin %80'i ağırlıklı olarak yüksek kaliteli çelik üretiminde kullanılmaktadır. Makine yapımı işletmeleri tarafından kullanılan çelik kalitelerinin yarısından fazlası tungsten içerir. Onları ana materyalleri olarak kullanırlar. türbin parçaları için, dişli kutuları ve ayrıca kompresör makinelerinin imalatı için bu tür malzemeleri kullanır. Tungsten içeren mühendislik çelikleri, şaftlar, dişliler ve tek parça dövme rotor üretmek için kullanılır.

Ek olarak, krank millerinin, bağlantı çubuklarının imalatında kullanılırlar. Makine yapımı çeliğinin bileşimine tungsten ve diğer alaşım elementlerinin eklenmesi, sertleşebilirliklerini arttırır. Ayrıca ince taneli bir yapı elde etmek mümkündür. Bununla birlikte üretilen makine yapım çeliklerinin sertlik ve mukavemet gibi özellikleri de artmaktadır.

Isıya dayanıklı alaşımların üretiminde tungsten kullanımı ön koşullardan biridir. Bu özel metali kullanma ihtiyacı, demir eritme değerini aşan yüksek sıcaklıklarda önemli yüklere dayanabilen tek metal olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Tungsten ve bu metale dayalı bileşikler, yüksek mukavemet ve iyi esneklik ile karakterize edilir. Bu bakımdan refrakter malzeme grubuna dahil olan diğer metallerden üstündürler.

eksiler

Ancak, tungstenin avantajlarını listelemek için not edilmelidir ve bu malzemenin doğasında olan dezavantajlar.

Halihazırda üretilen Tungsten, %2 toryum içermektedir. Bu alaşıma thoriated tungsten denir. ile karakterize edilir çekme mukavemeti 70 MPa 2420 santigrat derece sıcaklıkta. Bu göstergenin değeri yüksek olmasa da, tungsten ile birlikte sadece 5 metalin böyle bir sıcaklıkta katı hallerini değiştirmediğini not ediyoruz.

Bu grup, 2625 derecelik bir erime noktasına sahip olan molibden içerir. Başka bir metal teknesyumdur. Bununla birlikte, buna dayalı alaşımların yakın gelecekte üretilmesi olası değildir. Renyum ve tantal bu sıcaklık koşulları altında çok dayanıklı değildir. Bu nedenle tungsten, yüksek sıcaklık yükleri altında yeterli mukavemet sağlayabilen tek malzemedir. Kıt olanlar arasında olması nedeniyle, değiştirme fırsatı varsa, üreticiler buna bir alternatif kullanır.

Ancak, tek tek bileşenlerin üretiminde tungstenin yerini tamamen doldurabilecek hiçbir malzeme yoktur. Örneğin, elektrik lambalarının filamentlerinin ve DC ark lambalarının anotlarının imalatında, sadece uygun ikame olmadığından sadece tungsten kullanılır. Ayrıca kullanılır elektrot imalatında argon ark ve atomik hidrojen kaynağı için. Ayrıca, bu malzeme kullanılarak 2000 santigrat derece koşullarında kullanılan bir ısıtma elemanı üretilir.

Başvuru

Tungsten ve buna dayalı alaşımlar çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Roket alanında kullanılan uçak motorlarının üretiminde ve ayrıca uzay teknolojisi üretiminde kullanılırlar. Bu alanlarda, bu alaşımlar kullanılarak roket motorlarında jet nozullar ve kritik bölümlerin ekleri yapılır. Ek olarak, bu tür malzemeler roket alaşımlarının üretimi için temel malzemeler olarak kullanılır.

Bu metalden alaşımların üretilmesi, bu malzemenin refrakterliği ile ilişkili bir özelliğe sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda birçok metal hal değiştirir ve gazlara dönüşmek veya çok uçucu sıvılar. Bu nedenle, içinde tungsten bulunan alaşımları elde etmek için toz metalurjisi yöntemleri kullanılır.

Bu tür yöntemler, bir metal tozu karışımının preslenmesini, ardından sinterlenmesini ve ayrıca elektrot fırınlarında gerçekleştirilen ark ergitme işlemine tabi tutulmasını içerir. Bazı durumlarda, sinterlenmiş tungsten tozu ayrıca başka bir metalin sıvı çözeltisi ile emprenye edilir. Böylece, elektrik tesisatlarında kontaklar için kullanılan tungsten, bakır, gümüş sahte alaşımları elde edilir. Bakır ile karşılaştırıldığında, bu tür ürünlerin dayanıklılığı 6-8 kat daha fazladır.

Bu metal ve alaşımları, uygulama kapsamını daha da genişletmek için büyük beklentilere sahiptir. Her şeyden önce, nikelin aksine bu malzemelerin "ateşli" sınırlarda çalışabileceği belirtilmelidir. Nikel yerine tungsten ürünlerinin kullanılması, santrallerin işletme parametrelerinin artmasına neden olur. Ve bu yol açar ekipman verimliliğinde artış... Ayrıca, tungsten bazlı ürünler zorlu ortamlara kolaylıkla dayanabilir. Bu nedenle, tungstenin yakın gelecekte bu tür malzemeler grubuna öncülük etmeye devam edeceğini güvenle söyleyebiliriz.

Tungsten ayrıca elektrikli akkor lambanın geliştirilmesi sürecine de katkıda bulundu. 1898 dönemine kadar bu elektrikli aydınlatma armatürlerinde karbon filaman kullanılmıştır.

• yapmak kolaydı;
• üretimi ucuzdu.

Kömür filamentinin tek dezavantajı şuydu: ömür küçük bir tane vardı. 1898'den sonra, lambaların karbon filamanının osmiyum formunda bir rakibi vardı. 1903'ten başlayarak, elektrik lambalarının üretimi için tantal kullanıldı. Ancak, zaten 1906'da tungsten bu malzemeleri değiştirdi ve akkor lambalar için filamentlerin imalatında kullanılmaya başlandı. Günümüzde modern ampullerin imalatında da kullanılmaktadır.

Bu malzemeye yüksek ısı direnci sağlamak için metal yüzeye bir renyum ve toryum tabakası uygulanır. Bazı durumlarda, tungsten filamanı renyum ilavesiyle yapılır. Bunun nedeni, yüksek sıcaklıklarda bu metalin buharlaşmaya başlamasıdır ve bu, bu malzemenin ipliğinin incelmesine neden olur. Bileşime renyum eklenmesi, buharlaşmanın etkisinde 5 kat azalmaya yol açar.

Günümüzde, tungsten sadece elektrik mühendisliği üretiminde değil, aynı zamanda aktif olarak kullanılmaktadır. çeşitli askeri-endüstriyel ürünler... Silah çeliğine eklenmesi bu tür malzemeler için yüksek performans sağlar. Ek olarak, zırh koruma özelliklerini geliştirmenize ve zırh delici mermileri daha etkili hale getirmenize olanak tanır.

Çözüm

Tungsten, metalurjide kullanılan talep edilen malzemelerden biridir. Üretilen çeliklerin bileşimine eklenmesi özelliklerinde artış sağlar. Termal strese karşı daha dirençli hale gelirler ve ayrıca aşırı koşullarda kullanılan ürünler için özellikle önemli olan erime noktası yükselir. yüksek sıcaklıklarda... Bu metalden veya buna dayalı alaşımlardan yapılmış çeşitli ekipman, ürün ve elemanların, montajların imalatında kullanılması, ekipmanın özelliklerini iyileştirmenize ve çalışmalarının verimliliğini artırmanıza olanak tanır.

Tungsten- en refrakter metal. Sadece metalik olmayan element olan karbon daha yüksek bir erime noktasına sahiptir. Standart koşullar altında kimyasal olarak dayanıklıdır. Wolframium adı, 16. yüzyıla kadar bilinen mineral volframitten elemente aktarıldı. lat denir. Spuma lupi ("kurt köpüğü") veya o. Wolf Rahm ("kurt kremi", "kurt kremi"). Adı, kalay cevherlerine eşlik eden tungstenin, kalay eritilmesine müdahale ederek onu bir cüruf köpüğüne dönüştürmesinden ("kalayı bir kurt ve koyun gibi yutar") kaynaklanıyordu.

Ayrıca bakınız:

YAPI

Bir tungsten kristali, vücut merkezli bir kübik kafese sahiptir. Soğuktaki tungsten kristalleri, düşük plastisite ile karakterize edilir, bu nedenle, tozun preslenmesi sürecinde, pratik olarak temel şekillerini ve boyutlarını değiştirmezler ve tozun sıkıştırılması, esas olarak parçacıkların nispi hareketi ile gerçekleşir.

Vücut merkezli bir kübik tungsten hücresinde atomlar, hücrenin köşelerinde ve merkezinde bulunur, yani. hücre başına iki atom vardır. bcc yapısı, atomların en yakın paketi değildir. Kompaktlık faktörü 0.68'dir. Tungsten Im3m uzay grubu.

ÖZELLİKLER

Tungsten, kanıtlanmış en yüksek erime ve kaynama noktalarına sahip parlak açık gri bir metaldir (seborgiyumun daha da refrakter olduğu varsayılır, ancak şu ana kadar bu kesin olarak ifade edilemez - seborgiyumun ömrü çok kısadır). Erime noktası - 3695 K (3422 ° C), 5828 K'de (5555° C) kaynar. Saf tungstenin yoğunluğu 19.25 g/cm³'tür. Paramanyetik özelliklere sahiptir (manyetik duyarlılık 0.32 · 10-9). Brinell sertliği 488 kg / mm², 20 ° C'de elektrik direnci - 55 · 10−9 Ohm · m, 2700 °C'de - 904 · 10−9 Ohm · m. Tavlanmış tungstende sesin hızı 4290 m/s'dir. Bir paramanyetiktir.

Tungsten en ağır, en sert ve en refrakter metallerden biridir. Saf haliyle, platine benzer gümüş-beyaz bir metaldir, yaklaşık 1600 °C sıcaklıkta dövme yapmaya uygundur ve ince bir iplik halinde çekilebilir.

REZERVLER VE ÜRETİM

Yerkabuğundaki tungsten clarke (Vinogradov'a göre) 1,3 g / t'dir (yer kabuğundaki içeriğe göre %0,00013). Kayalardaki ortalama içeriği, ppm: ultrabazik - 0.1, bazik - 0.7, orta - 1.2, asidik - 1.9.

Tungsten elde etme işlemi, WO 3 trioksitin cevher konsantrelerinden ayrılması ve ardından yaklaşık 700 ° C sıcaklıkta hidrojen ile metal tozuna indirgenmesi alt aşamasından geçer. Tungstenin yüksek erime noktası nedeniyle, kompakt bir form elde etmek için toz metalurjisi yöntemleri kullanılır: elde edilen toz preslenir, 1200-1300 ° C sıcaklıkta bir hidrojen atmosferinde sinterlenir, daha sonra içinden bir elektrik akımı geçirilir. Metal 3000 °C'ye ısıtılırken yekpare bir malzeme halinde sinterleme meydana gelir. Bölge eritme, sonraki saflaştırma ve monokristal bir form elde etmek için kullanılır.

MENŞEİ

Tungsten doğada esas olarak tungsten trioksit WO 3'ün demir ve manganez veya kalsiyum oksitleri ve bazen kurşun, bakır, toryum ve nadir toprak elementleri ile oluşturduğu oksitlenmiş kompleks bileşikler şeklinde oluşur. Endüstriyel öneme sahip olanlar volframit (demir ve manganez tungstat nFeWO 4 * mMnWO 4 - sırasıyla ferberit ve hubnerit) ve şelittir (kalsiyum tungstat CaWO 4). Tungsten mineralleri genellikle granit kayalara gömülüdür, bu nedenle ortalama tungsten konsantrasyonu %1-2'dir.

En büyük rezervler Kazakistan, Çin, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'ndedir; Bolivya, Portekiz, Rusya, Özbekistan ve Güney Kore'deki mevduatlar da bilinmektedir. Dünya tungsten üretimi, 41'i Çin'de, 3.5'i Rusya'da olmak üzere yılda 49-50 bin ton; Kazakistan 0,7, Avusturya 0,5. Tungsten'in ana ihracatçıları: Çin, Güney Kore, Avusturya. Ana ithalatçılar: ABD, Japonya, Almanya, Büyük Britanya.
Ermenistan ve diğer ülkelerde de tungsten yatakları var.

BAŞVURU

Tungstenin refrakterliği ve plastisitesi, aydınlatma armatürlerinde olduğu kadar resim tüplerinde ve diğer vakum tüplerinde de filamentler için vazgeçilmez olmasını sağlar.
Yüksek yoğunluğu nedeniyle, tungsten, karşı ağırlıklar, alt kalibreli zırh delici çekirdekler ve ok şeklindeki tüylü topçu mermileri, zırh delici mermi çekirdekleri ve ultra yüksek hız için kullanılan ağır alaşımların temelidir. balistik füzelerin uçuşunu stabilize etmek için cayro rotorları (180 bin rpm'ye kadar).

Tungsten, argon ark kaynağı için elektrot olarak kullanılır. Tungsten içeren alaşımlar, yüksek sıcaklık direnci, asit direnci, sertlik ve aşınma direnci ile karakterize edilir. Cerrahi aletler (amaloy alaşımı), tank zırhı, torpido ve mermi kovanları, uçak ve motorların en önemli parçaları, radyoaktif madde depolama kapları yapmak için kullanılırlar. Tungsten, en iyi takım çeliklerinin önemli bir bileşenidir. Tungsten, yüksek sıcaklıklı vakum dirençli fırınlarda ısıtma elemanı olarak kullanılır. Bir termokupl gibi fırınlarda bir tungsten ve renyum alaşımı kullanılır.

Metallerin ve metalik olmayan yapısal malzemelerin makine mühendisliğinde (tornalama, frezeleme, planyalama, keskileme), delme, madencilik endüstrisinde mekanik olarak işlenmesi için, sert alaşımlar ve tungsten karbür bazlı kompozit malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır (örneğin, kazan, bir kobalt matrisinde WC kristalleri; Rusya'da yaygın olarak kullanılan kaliteler - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4) ve ayrıca tungsten karbür, titanyum karbür, tantal karbür karışımları (TT sınıfları için özellikle ağır işleme koşulları, örneğin ısıya dayanıklı çeliklerin dövülmesi ve planyalanması ve sert malzemelerin darbeli matkapla delinmesi). Demir bazlı çelikler ve alaşımlarda alaşım elementi olarak (genellikle molibden ile birlikte) yaygın olarak kullanılır. "Yüksek hız" olarak sınıflandırılan, P harfi ile başlayan işaretlerle yüksek alaşımlı çelik, neredeyse her zaman tungsten içerir. (P18, P6M5. Hızlıdan - hızlı, hızlı).

Tungsten sülfür WS 2, yüksek sıcaklık (500 °C'ye kadar) gresi olarak kullanılır. Bazı tungsten bileşikleri katalizör ve pigment olarak kullanılır. Tungstatların monokristalleri (kurşun, kadmiyum, kalsiyumun tungstatları), nükleer fizik ve nükleer tıpta X ışınlarının ve diğer iyonlaştırıcı radyasyonun sintilasyon dedektörleri olarak kullanılır.

Tungsten ditelluride WTe 2, termal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır (termo-EMF yaklaşık 57 μV / K). Yapay radyonüklid 185 W, madde araştırmalarında radyoaktif etiket olarak kullanılır. Stabil 184 W, katı hal nükleer roket motorlarında kullanılan uranyum-235'li alaşımların bir bileşeni olarak kullanılır, çünkü düşük termal nötron yakalama kesitine (yaklaşık 2 ahır) sahip tek yaygın tungsten izotopudur.

Tungsten - K

SINIFLANDIRMA

Nikel-Strunz (10. Baskı)	1.AE.05
Dana (7. Baskı)	1.1.38.1

Tungsten, metaller arasında sadece refrakterliği ile değil, aynı zamanda kütlesi ile de öne çıkıyor. Normal koşullar altında tungstenin yoğunluğu, alüminyumun yaklaşık 6 katı olan 19.25 g/cm³'tür. Bakır ile karşılaştırıldığında, tungsten bakırdan 2 kat daha ağırdır. İlk bakışta, yüksek yoğunluk bir dezavantaj gibi görünebilir, çünkü ondan yapılan ürünler ağır olacaktır. Ancak metalin bu özelliği bile uygulamasını teknolojide bulmuştur. Yüksek yoğunluğu nedeniyle tungstenin faydaları:

1. Küçük bir hacimde büyük bir kütleyi konsantre etme yeteneği.
2. İyonlaştırıcı radyasyona (radyasyon) karşı koruma.

İlk özellik, metalin iç yapısı ile açıklanmaktadır. Bir atomun çekirdeği 74 proton ve 110 nötron, yani 184 parçacık içerir. Atomların artan atom kütlesi sırasına göre düzenlendiği Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunda tungsten 74. sıradadır. Bu nedenle ağır atomlardan oluşan bir maddenin kütlesi büyük olacaktır. Radyasyon koruması, tüm yüksek yoğunluklu malzemelerde bulunur. Bunun nedeni, herhangi bir engelle çarpışan iyonlaştırıcı radyasyonun enerjisinin bir kısmını aktarmasıdır. Daha yoğun maddeler birim hacim başına yüksek konsantrasyonda parçacıklara sahiptir, bu nedenle iyonlaştırıcı ışınlar daha fazla çarpışmaya maruz kalır ve buna bağlı olarak daha fazla enerji kaybeder. Metalin kullanımı yukarıdaki özelliklere dayanmaktadır.

Tungsten uygulaması

Yüksek yoğunluk, tungstenin diğer metallere göre büyük bir avantajıdır.

Tungsten, çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Büyük bir metal kütlesine dayalı kullanımlar

Önemli yoğunluğu, tungsteni değerli bir dengeleme malzemesi yapar. Ondan yapılan dengeleme ağırlıkları, parçalara etki eden yükü azaltır. Böylece işletme süreleri uzar. Tungsten Uygulamaları:

1. Havacılık. Ağır metal parçalar etkili torkları dengeler. Bu nedenle, tungsten, helikopter kanatları, pervaneler, dümenlerin imalatında kullanılır. Malzemenin manyetik özelliklere sahip olmaması nedeniyle, havacılıkta yerleşik elektronik sistemlerin üretiminde kullanılır.
2. Otomotiv endüstrisi. Tungsten, örneğin ağır kamyonlara, pahalı SUV'lere ve dizel araçlara monte edilen otomobil motorlarında, küçük bir hacimde büyük bir kütleyi yoğunlaştırmanın gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Ayrıca tungsten, krank milleri ve volanlar, şasi yükleri üretimi için avantajlı bir malzemedir. Yüksek yoğunluğuna ek olarak, metal, yüksek elastiklik modülü ile karakterize edilir, bu nitelikler sayesinde tahriklerdeki titreşimleri sönümlemek için kullanılır.
3. Optik. Karmaşık konfigürasyonun tungsten ağırlıkları, mikroskoplarda ve diğer yüksek hassasiyetli optik cihazlarda dengeleyici görevi görür.
4. Spor malzemeleri üretimi. Spor malzemelerinde kurşun yerine tungsten kullanılmaktadır çünkü kurşunun aksine sağlığa ve çevreye zararlı değildir. Örneğin, malzeme golf sopası imalatında kullanılır.
5. Makine mühendisliğinde. Titreşimli çekiçler, kazıklarını sürdükleri tungstenden yapılmıştır. Her enstrümanın ortasında dönen bir ağırlık vardır. Titreşim enerjisini itici güce dönüştürür. Tungsten varlığı nedeniyle, önemli kalınlıktaki sıkıştırılmış topraklar için titreşimli çekiçlerin kullanılması mümkündür.
6. Hassas aletlerin üretimi için. Derin delmede, tutucusu titreşime maruz kalmaması gereken hassas aletler kullanılır. Bu gereksinim, aynı zamanda yüksek bir esneklik modülüne sahip olan tungsten tarafından karşılanır. Titreşim önleyici tutucular sorunsuz çalışma sağlar, bu nedenle delme ve taşlama çubuklarında, takım millerinde kullanılırlar. Aletin çalışma kısmı, sertliği arttırdığı için tungsten bazında yapılır.

Radyasyona karşı koruma yeteneğine dayalı kullanım

Ameliyatta tungsten kolimatörleri.

• Bu kritere göre tungsten alaşımları dökme demir, çelik, kurşun ve sudan öndedir, bu nedenle kolimatörler ve koruyucu ekranlar radyoterapide kullanılan metalden yapılır. Tungsten alaşımları deformasyona uğramaz ve oldukça güvenilirdir. Çok yapraklı kolimatörlerin kullanılması, radyasyonun etkilenen dokunun belirli bir alanına yönlendirilmesini mümkün kılar. Tedavi sırasında, yeri lokalize etmek ve tümörün yapısını belirlemek için önce röntgen çekilir. Daha sonra kolimatör yaprakları elektrik motoru tarafından istenilen konuma hareket ettirilir. 120 yaprak kullanılabilir, bunun yardımıyla tümörün şeklini tekrarlayan bir alan oluşturulur. Ayrıca, yüksek radyasyonlu ışınlar etkilenen bölgeye yönlendirilir. Bu durumda, çok yapraklı kolimatörün hastanın etrafında dönmesi nedeniyle tümör ışınlanır. Komşu sağlıklı dokuları ve çevreyi radyasyondan korumak için kolimatör yüksek doğrulukta olmalıdır.
• Işınlaması baş ve boyuna yönlendirilen radyocerrahi için tungstenden yapılmış özel halka kolimatörler geliştirilmiştir. Cihaz, gama radyasyonunun yüksek hassasiyette odaklanmasını gerçekleştirir. Ayrıca, tungsten bilgisayarlı tomograflar için plakaların, dedektörler ve lineer hızlandırıcılar için koruma elemanlarının, dozimetri ekipmanı ve tahribatsız test cihazlarının, radyoaktif maddeler için kapların bir parçasıdır. Tungsten sondaj cihazlarında kullanılır. Kalkanlar, daldırılmış aletleri X-ışını ve gama radyasyonundan korumak için yapılmıştır.

Tungsten alaşım sınıflandırması

Tungstenin artan yoğunluğu ve refrakterliği gibi kriterler birçok endüstride kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Bununla birlikte, modern teknolojiler bazen saf metalin sahip olmadığı ek malzeme özellikleri gerektirir. Örneğin, elektrik iletkenliği bakırdan daha düşüktür ve malzemenin kırılganlığı nedeniyle karmaşık bir geometrik şeklin bir parçasının üretimi zordur. Bu gibi durumlarda, safsızlıklar yardımcı olur. Ayrıca, sayıları genellikle %10'u geçmez. Yoğunluğu çok yüksek kalan (16,5 g / cm³'den az olmayan) bakır, demir, nikel, tungsten eklendikten sonra, elektrik akımını daha iyi iletir ve sünek hale gelir, bu da iyi işlenmesini mümkün kılar.

Oturma izni, VNM, VD

Bileşime bağlı olarak, alaşımlar farklı şekilde işaretlenir.

1. VNZH, nikel ve demir içeren tungsten alaşımlarıdır.
2. ВНМ - nikel ve bakır,
3. VD - sadece bakır.

Etiketlemede büyük harflerden sonra yüzdeyi belirten rakamlar gelir. Örneğin, VNM 3-2, %3 nikel ve %2 bakır ilaveli bir tungsten alaşımıdır, VNM 5-3, safsızlıkta %5 nikel ve %3 demir içerir, VD-30 %30 bakırdan oluşur.

Tungsten, yer kabuğunda nispeten nadir bulunan refrakter metallere aittir. Böylece, yerkabuğundaki (% olarak) tungsten içeriği yaklaşık 10 -5, renyum 10 -7, molibden 3.10 -4, niyobyum 10 -3, tantal 2.10 -4 ve vanadyum 1.5.10 -2'dir.

Refrakter metaller geçiş elementleridir ve periyodik element tablosunun IV, V, VI ve VII (alt grup A) gruplarında bulunur. Atom numarasındaki artışla, alt grupların her birinde refrakter metallerin erime noktası artar.

Elementler VA ve VIA grupları (vanadyum, niyobyum, tantal, krom, molibden ve tungsten), yüz merkezli ve altıgen yoğun bir şekilde paketlenmiş yapıya sahip diğer refrakter metallerin aksine, vücut merkezli kübik kafesli refrakter metallerdir.

Metallerin ve alaşımların kristal yapısını ve fiziksel özelliklerini belirleyen ana faktörün atomlar arası bağlarının doğası olduğu bilinmektedir. Ateşe dayanıklı metaller, atomlar arası bağın yüksek mukavemeti ve bunun sonucunda yüksek bir erime noktası, artan mekanik mukavemet ve önemli elektrik direnci ile karakterize edilir.

Elektron mikroskobu ile metalleri inceleme imkanı, atomik ölçeğin yapısal özelliklerini incelemeyi mümkün kılar, mekanik özellikler ile dislokasyonlar, istifleme hataları vb. arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarır. Elde edilen veriler, refrakter metalleri sıradan metallerden ayıran karakteristik fiziksel özelliklerin olduğunu göstermektedir. atomlarının elektronik yapısı tarafından belirlenir. Elektronlar bir atomdan diğerine değişen derecelerde geçebilir ve geçiş türü belirli bir atomlar arası bağa karşılık gelir. Elektronik yapının özelliği, yüksek düzeyde atomlar arası kuvvetler (bağlar), yüksek bir erime noktası, metallerin mukavemeti ve bunların diğer elementler ve interstisyel safsızlıklarla etkileşimini belirler. Tungstende, enerjik olarak aktif kabuk, 5 d ve 6 s elektronları içerir.

Ateşe dayanıklı metallerden tungsten en yüksek yoğunluğa sahiptir - 19.3 g / cm3. Her ne kadar yapılarda kullanıldığında, yüksek tungsten yoğunluğu olumsuz bir gösterge olarak kabul edilebilse de, yine de yüksek sıcaklıklarda artan mukavemet, boyutlarını küçülterek tungsten ürünlerinin kütlesini azaltmayı mümkün kılar.

Refrakter metallerin yoğunluğu büyük ölçüde durumlarına bağlıdır. Örneğin, sinterlenmiş bir tungsten çubuğun yoğunluğu 17,0-18.0 g / cm3 arasında değişir ve deformasyon oranı % 75 olan bir dövme çubuğun yoğunluğu 18.6-19.2 g / cm3'tür. Aynısı molibdende de gözlenir: sinterlenmiş bir çubuk 9.2-9.8 g / cm3 yoğunluğa sahiptir, deformasyon derecesi% 75 -9.7-10.2 g / cm3 ile dövülür ve 10.2 g / cm3 döküm ...

Karşılaştırma için tungsten, tantal, molibden ve niyobyumun bazı fiziksel özellikleri tabloda verilmiştir. 1. Tungstenin termal iletkenliği, bakırın termal iletkenliğinin yarısından daha azdır, ancak demir veya nikelinkinden çok daha yüksektir.

Periyodik element tablosunun VA, VIA, VIIA gruplarının refrakter metalleri, diğer elementlere kıyasla daha düşük bir doğrusal genleşme katsayısına sahiptir. Tungsten, atomik kafesinin yüksek stabilitesini gösteren ve bu metalin benzersiz bir özelliği olan en düşük doğrusal genleşme katsayısına sahiptir.

Tungsten, tavlanmış bakırın elektrik iletkenliğinden yaklaşık 3 kat daha az termal iletkenliğe sahiptir, ancak demir, platin ve fosforit bronzdan daha yüksektir.

Metalurji için, sıvı haldeki metalin yoğunluğu büyük önem taşır, çünkü bu özellik kanallar boyunca hareket hızını, gaz halindeki ve metalik olmayan inklüzyonların giderilmesi sürecini belirlediğinden ve bir büzülme boşluğu ve gözenekliliğin oluşumunu etkiler. külçeler. Tungsten için bu değer diğer refrakter metallerden daha yüksektir. Bununla birlikte, başka bir fiziksel özellik - sıvı refrakter metallerin erime sıcaklığındaki yüzey gerilimi - daha az farklılık gösterir (bkz. Tablo 1). Bu fiziksel özelliğin bilinmesi, koruyucu kaplama, emprenye, eritme ve döküm gibi işlemlerde esastır.

Bir metalin önemli bir döküm özelliği akışkanlıktır. Tüm metaller için bu değer, 100-200 ° C'lik erime sıcaklığından daha yüksek bir dökme sıcaklığında bir sıvı metal bir spiral forma dökülürken belirlenirse, tungstenin akışkanlığı, bu değerin ampirik bağımlılığını tahmin ederek elde edilir. füzyon ısısı.

Tungsten çeşitli gazlarda, asitlerde ve bazı erimiş metallerde kararlıdır. Oda sıcaklığında, tungsten hidroklorik, sülfürik ve fosforik asitlerle etkileşime girmez, çözünmüş nitrik aside maruz kalmaz ve molibdenden daha az oranda bir nitrik ve hidroflorik asit karışımıyla reaksiyona girer. Tungsten, bazı alkalilerin bulunduğu ortamlarda, örneğin 550 °C sıcaklıklara dayanıklı olduğu sodyum ve potasyum hidroksit ortamında yüksek korozyon direncine sahiptir. Erimiş sodyuma maruz kaldığında 900 °C'ye kadar stabildir. , 600 °C'ye kadar cıva, 800 °C'ye kadar galyum ve 980 °C'ye kadar bizmut. Bu sıvı metallerdeki korozyon oranı 0,025 mm/yıl'ı geçmez. 400-490 ° C sıcaklıkta, tungsten havada ve oksijende oksitlenmeye başlar. Hidroklorik, nitrik ve hidroflorik asitlerde 100 ° C'ye ısıtıldığında zayıf bir reaksiyon meydana gelir. Hidroflorik ve nitrik asit karışımında tungsten hızla çözünür. Gazlı ortamla etkileşim sıcaklıklarda (° C) başlar: klor 250 ile, flor 20 ile. Karbondioksitte tungsten 1200 ° C'de oksitlenir, amonyakta reaksiyon oluşmaz.

Refrakter metallerin oksidasyonunun düzenliliği esas olarak sıcaklıkla belirlenir. 800-1000 ° C'ye kadar olan tungsten parabolik bir oksidasyon modeline sahiptir ve 1000 ° C'nin üzerinde doğrusaldır.

Sıvı metal ortamlarda (sodyum, potasyum, lityum, cıva) yüksek korozyon direnci, tungsten ve alaşımlarının enerji santrallerinde kullanılmasına izin verir.

Tungstenin mukavemet özellikleri, malzemenin durumuna ve sıcaklığa bağlıdır. Dövme tungsten çubuklar için, yeniden kristalleşmeden sonraki gerilme mukavemeti, test sıcaklığına bağlı olarak 20 ° C'de 141 kgf / mm2 ila 1370 ° C'de 15.5 kgf / mm2 arasında değişir. Sıcaklık 1370 ila 2205 arasında değiştiğinde toz metalurjisi ile elde edilen tungsten °C'ye sahiptir? b = 22,5 × 6,3 kgf / mm2. Tungstenin gücü özellikle soğuk deformasyon sırasında artar. 0.025 mm çapında bir tel, 427 kgf / mm2 çekme mukavemetine sahiptir.

Deforme olmuş ticari olarak saf tungsten HB 488'in sertliği, tavlanmış HB 286. Aynı zamanda, böyle yüksek bir sertlik erime noktasına yakın sıcaklıklara kadar kalır ve büyük ölçüde metalin saflığına bağlıdır.

Elastik modül yaklaşık olarak erime sıcaklığının atom hacmi ile ilgilidir.

burada T pl mutlak erime noktasıdır; V aТ - atom hacmi; K bir sabittir.

Metaller arasında tungstenin ayırt edici bir özelliği de ifadeden belirlenen yüksek hacimsel deformasyondur.

burada E, birinci türün elastisite modülüdür, kgf / mm2; ? -enine deformasyon katsayısı.

Sekme. Şekil 3, yukarıdaki ifade kullanılarak hesaplanan çelik, dökme demir ve tungsten için hacimsel deformasyondaki değişimi göstermektedir.

Ticari olarak saf tungstenin 20 ° C'de plastisitesi% 1'den azdır ve elektron ışını bölgesi safsızlıklardan temizlendikten sonra ve ayrıca% 2 toryum oksit ilavesiyle katkılandığında artar. Artan sıcaklıkla plastisite artar.

IV, V, VIA gruplarının metallerinin atomlar arası bağlarının yüksek enerjisi, oda ve yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemetlerini belirler. Refrakter metallerin mekanik özellikleri, saflıklarına, üretim yöntemlerine, mekanik ve ısıl işlemlere, yarı bitmiş ürünlerin türüne ve diğer faktörlere önemli ölçüde bağlıdır. Literatürde yayınlanan refrakter metallerin mekanik özellikleri hakkındaki bilgilerin çoğu, vakum koşullarında ergitme nispeten yakın zamanda kullanılmaya başlandığından, yetersiz saf metallerden elde edilmiştir.

İncirde. 1, refrakter metallerin erime noktasının periyodik element tablosundaki konuma bağımlılığını gösterir.

Ark ergitme sonrası tungsten ile toz metalurjisi yöntemiyle elde edilen tungstenin mekanik özelliklerinin karşılaştırılması, nihai mukavemetlerinin önemsiz derecede farklı olmasına rağmen, ark ergitme tungstenin daha sünek olduğunu göstermektedir.

Sinterlenmiş çubuk şeklindeki tungstenin Brinell sertliği HB 200-250 ve haddelenmiş soğuk işlenmiş levha HB 450-500, molibdenin sertliği sırasıyla HB 150-160 ve HB 240-250'dir.

Plastisitesini arttırmak için tungsten alaşımı yapılır, bu amaçla ikame elementler kullanılır. VII ve VIII gruplarından az miktarda element ekleyerek VIA grubu metallerinin sünekliğini artırma girişimlerine giderek daha fazla dikkat edilmektedir. Plastisitedeki artış, geçiş metallerini katkı maddeleri ile alaşımlarken, alaşım elementlerinin elektronlarının lokalizasyonu nedeniyle alaşımda homojen olmayan bir elektron yoğunluğunun oluşmasıyla açıklanmaktadır. Bu durumda, alaşım elementinin atomu, çözücünün bitişik hacmindeki atomlar arası bağların kuvvetlerini değiştirir; böyle bir hacmin uzunluğu, alaşımlı ve alaşımlı metallerin elektronik yapısına bağlı olmalıdır.

Tungsten alaşımları oluşturmanın zorluğu, artan mukavemet ile gerekli sünekliği sağlamanın henüz mümkün olmamasıdır. Molibden, tantal, niyobyum ve toryum oksit katkılı tungsten alaşımlarının mekanik özellikleri (kısa süreli testler sırasında) tabloda verilmiştir. 4.

Molibden ile alaşımlı tungsten, mukavemet özelliklerinde alaşımsız tungstenden 2200 ° C'ye kadar üstün olan alaşımların elde edilmesini mümkün kılar (bkz. Tablo 4). 1650 ° C sıcaklıkta tantal içeriğinde 1,6'dan 3,6'ya bir artışla, mukavemet 2,5 kat artar. Buna uzamada 2 kat azalma eşlik eder.

Molibden, niyobyum, hafniyum, zirkonyum ve karbon içeren dispersiyonla sertleştirilmiş ve kompleks alaşımlı tungsten bazlı alaşımlar geliştirildi ve bunlar üzerinde hakimiyet kuruluyor. Örneğin, aşağıdaki bileşimler: W - %3 Mo - %1 Nb; W - %3 Mo - %0,1 Hf; W - %3 Mo - %0.05 Zr; W - %0.07 Zr - %0.004 B; W - %25 Mo - %0.11 Zr - %0.05 C.

Alaşım W - %0.48 Zr-0.048 C var mı? b = 1650 °C'de 55,2 kgf/mm2 ve 1925 °C'de 43,8 kgf/mm2.

Yüzde birin binde biri oranında bor, yüzde onda biri oranında zirkonyum ve hafniyum ve yaklaşık %1,5 oranında niyobyum içeren tungsten alaşımları yüksek mekanik özelliklere sahiptir. Bu alaşımların yüksek sıcaklıklarda çekme mukavemeti 1650°C'de 54,6 kgf/mm2, 2200°C'de 23,8 kgf/mm2 ve 2760°C'de 4,6 kgf/mm2'dir. Ancak geçiş sıcaklığı (yaklaşık 500°C) ) bu tür alaşımların plastik halden kırılgan hale geçişi oldukça yüksektir.

Literatür, yeniden kristalize edilmiş tungstenin gerilme mukavemetinden 2-3 kat daha yüksek bir gerilme mukavemeti ile karakterize edilen %0.01 ve %0.1 C'li tungsten alaşımları hakkında bilgi içermektedir.

Renyum, tungsten alaşımlarının ısı direncini önemli ölçüde artırır (Tablo 5).

Çok uzun bir süredir ve büyük ölçekte, tungsten ve alaşımları elektrik ve vakum teknolojisinde kullanılmaktadır. Tungsten ve alaşımları, güçlü elektrikli vakum cihazlarının filamentlerin, elektrotların, katotların ve diğer yapısal elemanların üretimi için ana malzemedir. Akkor halinde yüksek emisyon ve ışık çıkışı, düşük buhar basıncı, tungsteni bu endüstri için en önemli malzemelerden biri yapar. Saf (katkı maddesi içermeyen) tungsten, 300 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ön işleme tabi tutulmayan düşük sıcaklıklarda çalışan parçaların üretimi için elektrovakum cihazlarında kullanılır.

Çeşitli elementlerin katkı maddeleri, tungstenin özelliklerini önemli ölçüde değiştirir. Bu, gerekli özelliklere sahip tungsten alaşımları oluşturmayı mümkün kılar. Örneğin, 2900 ° C'ye kadar sıcaklıklarda ve yüksek bir birincil yeniden kristalleşme sıcaklığında sarkmayan tungsten kullanılmasını gerektiren elektrovakum cihazlarının parçaları için silikon-alkali veya alüminyum katkılı alaşımlar kullanılır. Silikon alkali ve toryum katkı maddeleri, yeniden kristalleşme sıcaklığını arttırır ve yüksek sıcaklıklarda tungstenin gücünü arttırır, bu da artan mekanik stres koşullarında 2100 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan parçaların üretilmesini mümkün kılar.

Elektronik ve gaz deşarj cihazlarının katotları, emisyon özelliklerini arttırmak için jeneratör lambalarının kancaları ve yayları, toryum oksit katkılı tungstenden yapılmıştır (örneğin, VT-7, VT-10, VT-15 kaliteleri, toryum oksit içeriği, sırasıyla, 7, 10 ve 15 ).

Yüksek sıcaklık termokuplları, tungsten-renyum alaşımlarından yapılır. Elektrovakum cihazlarının (cam burçlar, çapraz kafalar) soğuk parçalarının imalatında, yüksek oranda safsızlık içeriğine izin verilen katkı maddesi içermeyen tungsten kullanılır. Flaş lambalarının elektrotlarının ve gaz deşarjlı lambaların soğuk katotlarının nikel ve baryumlu bir tungsten alaşımından yapılması önerilir.

1700 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalışmak için BB-2 alaşımları (tungsten-moniobium) kullanılmalıdır. Kısa süreli testlerde, niyobyum içeriği% 0,5 ila 2 olan alaşımların, 1650 ° C'de, alaşımsız tungstenden 2-2,5 kat daha yüksek bir çekme mukavemetine sahip olduğunu belirtmek ilginçtir. En dayanıklı alaşım %15 molibden içeren tungstendir. W-Re-Th O 2 alaşımları, W-Re alaşımlarına kıyasla iyi işlenebilirliğe sahiptir; toryum dioksitin eklenmesi tornalama, frezeleme, delme gibi işlemleri mümkün kılar.

Tungstenin renyum ile alaşımlanması, plastisitesini arttırırken, mukavemet özellikleri artan sıcaklıkla yaklaşık olarak aynı hale gelir. Tungsten alaşımlarına ince oksitlerin eklenmesi, sünekliklerini arttırır. Ek olarak, bu katkı maddeleri işlenebilirliği önemli ölçüde artırır.

Renyumlu tungsten alaşımları (W - 3% Re; W - 5% Re; W - 25% Re) çelik üretiminde ve diğer teknoloji türlerinde 2480 ° C'ye kadar olan sıcaklıkları ölçmek ve kontrol etmek için kullanılır. X-ışını tüplerinde anti-katot üretiminde tungsten-renyum alaşımlarının kullanımı artmaktadır. Bu alaşımla kaplanmış molibden anti-katotlar yüksek stres altında çalışır ve daha uzun hizmet ömrüne sahiptir.

Tungsten elektrotlarının hidrojen iyonlarının konsantrasyonundaki değişikliklere karşı yüksek hassasiyeti, potansiyometrik titrasyon için kullanılmalarına izin verir. Bu elektrotlar, suyu ve çeşitli çözeltileri kontrol etmek için kullanılır. Tasarımları basittir ve düşük elektrik direncine sahiptirler, bu da onları elektrokimyasal işlemlerde elektrota yakın katmanın asit direnci çalışmasında mikro elektrotlar olarak umut verici kılar.

Tungstenin dezavantajları düşük sünekliğidir (?<1%), большая плотность, высокое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, плохая свариваемость, низкая ока-линостойкость и плохая обрабатываемость резанием. Однако легирование его различными элементами позволяет улучшить эти характеристики.

Elektrik endüstrisi ve motor meme gömlekleri için bir dizi parça, bakır veya gümüş ile emprenye edilmiş tungstenden yapılmıştır. Refrakter katı fazın (tungsten) emprenye edici metal (bakır veya gümüş) ile etkileşimi, metallerin karşılıklı çözünürlüğü pratikte yok olacak şekildedir. Sıvı bakır ve gümüş ile ıslanan tungstenin temas açıları, tungstenin yüksek yüzey enerjisi nedeniyle oldukça küçüktür ve bu gerçek gümüş veya bakırın penetrasyonunu iyileştirir. Gümüş veya bakır ile emprenye edilmiş tungsten başlangıçta iki yöntemle üretildi: bir tungsten kütüğün erimiş metale tamamen daldırılması veya kısmen asılı bir tungsten kütüğün daldırılması. Sıvı hidrostatik basınç veya vakum emme kullanan emprenye yöntemleri de vardır.

Tungstenden gümüş veya bakır ile emprenye edilmiş elektrik kontaklarının imalatı aşağıdaki gibi gerçekleştirilir. İlk olarak, tungsten tozu belirli teknolojik koşullar altında preslenir ve sinterlenir. Daha sonra ortaya çıkan iş parçası emprenye edilir. İş parçasının elde edilen gözenekliliğine bağlı olarak, emprenye maddesinin oranı değişir. Bu nedenle, tungsten içindeki bakır içeriği, özel presleme basıncı 2 ila 20 tf / cm2 arasında değiştiğinde %30 ila 13 arasında değişebilir. Emprenyeli malzeme elde etme teknolojisi oldukça basit, ekonomiktir ve bileşenlerden biri malzemeye yüksek sertlik, erozyon direnci, yüksek bir erime noktası sağladığı ve diğeri elektrik iletkenliğini arttırdığı için bu tür kontakların kalitesi daha yüksektir.

Katı yakıtlı motorlar için meme eklerinin üretimi için bakır veya gümüş ile emprenye edilmiş tungsten kullanıldığında iyi sonuçlar elde edilir. Emprenye edilmiş tungstenin termal iletkenlik ve elektriksel iletkenlik, termal genleşme katsayısı gibi özelliklerinde bir artış, motorun dayanıklılığını önemli ölçüde artırır. Ek olarak, motorun çalışması sırasında tungstenden emprenye edici metalin buharlaşması, ısı akışlarını azaltarak ve yanma ürünlerinin aşındırıcı etkisini azaltarak olumlu bir etkiye sahiptir.

Tungsten tozu, elektrostatik iyon motorunun parçaları için gözenekli malzemelerin imalatında kullanılır. Bu amaçlar için tungstenin kullanılması, temel özelliklerini geliştirmeyi mümkün kılar.

Dağınık oksitler ZrO2, MgO2, V2O3, НfO2 ile güçlendirilmiş tungstenden yapılmış memelerin termal erozyon özellikleri, sinterlenmiş tungsten memelere kıyasla artar. Uygun hazırlıktan sonra, yüksek sıcaklıkta korozyonu azaltmak için tungsten yüzeyine galvanik kaplamalar uygulanır, örneğin, bir akımda 300 g / l sodyum sülfat, 37.5 g / l borik asit içeren bir elektrolit içinde gerçekleştirilen nikel kaplama 0,5-11 A / dm 2 yoğunluk, sıcaklık 65 ° С ve pH = 4.

Tungsten, Dmitry Ivanovich Mendeleev'in periyodik tablosunda atom numarası 74 olan ve W (Wolframium) ile gösterilen Grup 4 kimyasal elementtir. Metal, 1783'te iki İspanyol kimya bilimcisi, d'Eluyard kardeşler tarafından keşfedildi ve izole edildi. "Wolframium" adı, daha önce bilinen mineral volframitten, 16. yüzyılın başlarında bilinen bir elemente geçti, daha sonra Latince'de "kurt köpüğü" veya "Spuma lupi" olarak adlandırıldı, bu ifade kulağa şöyle geliyor: "Kurt Rahm" (Tungsten). İsim, tungstenin kalay cevherlerine eşlik ederken, kalay eritilmesine önemli ölçüde müdahale ettiği gerçeğiyle ilişkilendirildi, çünkü kalayı bir cüruf köpüğüne aktardı (insanlar bu süreç hakkında demeye başladılar: "Kalay bir koyun gibi yenir!"). Şu anda ABD, Fransa, Büyük Britanya ve diğer bazı ülkelerde "tungsten" adı, tungsten ("ağır taş" olarak tercüme edilen İsveç tung steninden) adını vermek için kullanılmaktadır.

Tungsten gri, sert bir geçiş metalidir. Tungstenin ana uygulaması, metalurjideki refrakter malzemelerde bazın rolüdür. Tungsten son derece refrakterdir; normal koşullar altında metal kimyasal olarak dirençlidir.

Tungsten, olağandışı sertlik, ağırlık ve refrakterlik bakımından diğer tüm metallerden farklıdır. Eski zamanlardan beri insanlar "kurşun kadar ağır" veya "kurşundan daha ağır", "kurşun göz kapakları" vb. Ancak bu alegorilerde "tungsten" kelimesini kullanmak daha doğru olur. Bu metalin yoğunluğu kurşununkinin neredeyse iki katı, daha doğrusu 1,7 katıdır. Bütün bunlarla birlikte, tungstenin atom kütlesi daha düşüktür ve kurşun için 207'ye karşı 184 değerine sahiptir.

Tungsten, en yüksek erime ve kaynama noktalarına sahip açık gri bir metaldir. Tungstenin plastisitesi ve refrakterliği nedeniyle, onu aydınlatma cihazlarının filamanları olarak, resim tüplerinde ve diğer vakum tüplerinde kullanmak mümkündür.

Yirmi tungsten minerali bilinmektedir. En yaygın olanı: endüstriyel öneme sahip olan volframitin şelit grubunun mineralleri. Daha az yaygın olanı volframit sülfürdür, yani. tungstensit (WS2) ve oksit benzeri bileşikler - ferro- ve kurotungstit, tungstit, hidrotungstit. Yüksek tungsten içeriğine sahip Vads, psilomelanlar yaygındır.

Oluşma koşullarına, morfolojisine ve tipine bağlı olarak, tungsten yataklarının geliştirilmesinde açık, yeraltı ve kombine yöntemler kullanılır.

Şu anda, doğrudan konsantrelerden tungsten üretmek için hiçbir yöntem bulunmamaktadır. Bu bağlamda, ara bileşikler önce konsantreden izole edilir ve daha sonra onlardan metalik tungsten elde edilir. Tungstenin ayrılması şunları içerir: konsantrelerin ayrışması, daha sonra metalin, eşlik eden elementlerinin geri kalanından ayrıldığı bileşiklere geçişi. Tungstik asit izolasyonu, yani. saf kimyasal bileşik tungsten, ardından metalik formda tungsten üretimi ile devam eder.

Tungsten metal işleme, inşaat ve madencilik endüstrileri için makine ve teçhizat imalatında, lamba ve lamba imalatında, ulaşım ve elektronik endüstrisinde, kimya endüstrisinde ve diğer alanlarda kullanılmaktadır.

Tungsten çelikten yapılmış alet, en yoğun metal işleme proseslerinin muazzam hızlarına dayanabilir. Böyle bir aletle kesme hızı genellikle saniyede onlarca metre olarak ölçülür.

Tungsten doğada oldukça zayıf bir şekilde dağılmıştır. Yerkabuğundaki metal içeriği ağırlıkça yaklaşık 1,3 · 10 −4'tür. Tungsten içeren ana mineraller doğal olarak oluşan tungstatlardır: orijinal olarak tungsten olarak adlandırılan şelit ve volframit.

biyolojik özellikler

Tungstenin biyolojik rolü önemsizdir. Tungsten özelliklerinde molibdene çok benzer, ancak ikincisinden farklı olarak tungsten temel bir element değildir. Bu gerçeğe rağmen, tungsten hayvanlarda ve bitkilerde, bakterilerde molibdenin yerini alabilirken, Mo'ya bağlı enzimlerin, örneğin ksantin oksidazın aktivitesini inhibe eder. Hayvanlarda tungsten tuzlarının birikmesi nedeniyle ürik asit seviyeleri düşer, hipoksantin ve ksantin seviyeleri yükselir. Tungsten tozu, diğer metal tozları gibi solunum sistemini tahriş eder.

Ortalama olarak, günde yaklaşık 0.001-0.015 miligram tungsten insan vücuduna yiyecekle girer. Tungsten tuzları gibi elementin insan gastrointestinal sisteminde asimilasyonu% 1-10, zayıf çözünür tungstik asitlerdir -% 20'ye kadar. Tungsten esas olarak kemik dokusunda ve böbreklerde birikir. Kemikler yaklaşık 0.00025 mg/kg içerir ve insan kanı yaklaşık 0.001 mg/L tungsten içerir. Metal genellikle idrarla vücuttan doğal olarak atılır. Ancak radyoaktif tungsten izotop 185W'nin %75'i dışkıyla atılır.

Tungstenin diyet kaynakları ve günlük gereksinimi henüz araştırılmamıştır. İnsan vücudu için toksik doz henüz belirlenmemiştir. Sıçanlarda ölüm, maddenin 30 mg'dan biraz fazlasından meydana gelir. Tıpta tungstenin insan ve hayvanlar üzerinde metabolik, kanserojen ve teratojenik etkilerinin olmadığına inanılmaktadır.

İnsan vücudundaki tungstenin temel durumunun göstergesi: idrar, tam kan. Kandaki tungsten seviyesinde bir azalma hakkında veri yoktur.

Vücuttaki artan tungsten içeriği, en sık olarak, refrakter ve ısıya dayanıklı malzemeler, alaşımlı çelikler ve tungsten karbür ile temas eden kişilerde üretim yapan metalurji tesislerinin çalışanlarında görülür.

Klinik sendrom "ağır metal hastalığı" veya pnömokonyoz, tungsten tozunun vücuda kronik olarak alınmasından kaynaklanabilir. Belirtiler arasında öksürük, solunum sorunları, atopik astım gelişimi ve akciğerlerdeki değişiklikler sayılabilir. Yukarıda açıklanan sendromlar genellikle uzun süreli dinlenmeden sonra ve basitçe vanadyum ile doğrudan temas olmadığında azalır. En şiddetli vakalarda, hastalığın geç teşhisi ile kor pulmonale, amfizem ve pulmoner fibroz patolojisi gelişir.

"Ağır metal hastalıkları" ve ortaya çıkması için ön koşullar, genellikle çeşitli metal ve tuz türlerine (örneğin, kobalt, tungsten, vb.) maruz kalmanın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Tungsten ve kobaltın insan vücudu üzerindeki birleşik etkisinin pulmoner sistem üzerindeki zararlı etkiyi arttırdığı bulundu. Tungsten ve kobalt karbürlerin kombinasyonu lokal inflamasyona ve kontakt dermatite neden olabilir.

Tıbbın gelişiminin mevcut aşamasında, hızlandırılmış metabolizma veya "ağır metal hastalığı" görünümünü tetikleyebilecek bir grup metal bileşiğinin ortadan kaldırılması için etkili yöntemler yoktur. Bu nedenle, sürekli olarak önleyici tedbirler almak ve ağır metallere karşı yüksek duyarlılığı olan kişileri zamanında tespit etmek ve hastalığın ilk aşamasında teşhis yapmak çok önemlidir. Tüm bu faktörler, patolojinin tedavisinde daha fazla başarı şansını belirler. Ancak bazı durumlarda, gerekirse kompleks ajanlarla tedavi ve semptomatik tedavi kullanılır.

Üretilen tüm tungstenin yarısından fazlası (veya daha doğrusu %58'i) tungsten karbür imalatında kullanılmaktadır ve neredeyse dörtte biri (daha doğrusu %23) çeşitli çelik ve alaşımların üretiminde kullanılmaktadır. Tungsten "haddelenmiş ürünlerin" imalatı (akkor lambaların filamentlerini, elektrik kontaklarını vb. içerir) dünyada tüketilen tungstenin yaklaşık %8'ini oluşturur ve kalan %9'u katalizör ve pigment elde etmek için kullanılır.

Elektrik lambalarında uygulama bulan tungsten tel, son zamanlarda yeni bir profil kazandı: kırılgan malzemelerin işlenmesinde bir kesici alet olarak kullanılması önerildi.

Tungstenin yüksek mukavemeti ve iyi sünekliği, ondan benzersiz ürünler üretmeyi mümkün kılar. Örneğin, bu metalden o kadar ince bir tel çekilebilir ki, bu telin 100 km'si sadece 250 kg kütleye sahip olacaktır.

Erimiş sıvı tungsten, metalin kaynama noktası 5500 ° C'nin üzerinde olduğu için Güneş'in yüzeyinin yakınında bile bu durumda kalabilir.

Birçok insan bronzun bakır, çinko ve kalaydan oluştuğunu bilir. Ancak, sözde tungsten bronz, tanımı gereği sadece bronz değildir, çünkü yukarıda açıklanan metallerin hiçbirini içermez, bir alaşım değildir, çünkü içinde tamamen metalik bileşikler yoktur ve sodyum ve tungsten oksitlenir.

Şeftali boyası elde etmek çok zordu ve çoğu zaman imkansızdı. Bu ne kırmızı ne de pembe, ancak bir tür ara ve hatta yeşilimsi bir renk tonu ile. Kredi, bu boyayı elde etmek için 8000'den fazla deneme yapılması gerektiğini söylüyor. 17. yüzyılda, o zamanki Çin imparatoru için Shanxi eyaletindeki özel bir fabrikada yalnızca en pahalı porselen eşyalar şeftali boyasıyla süslendi. Ancak bir süre sonra nadir bir boyanın sırrını ortaya çıkarmak mümkün olduğunda, bunun tungsten oksitten başka bir şeye dayanmadığı ortaya çıktı.

Bu 1911'de oldu. Pekin'den Yunnan Eyaletine bir öğrenci geldi, adı Li idi. Her gün dağlarda kayboldu, bir tür taş bulmaya çalıştı, açıkladığı gibi, kalaylı bir taştı. Ama başaramadı. Öğrenci Li'nin yaşadığı evin sahibi, Xiao-mi adında genç bir kızıyla birlikte yaşıyordu. Kız şanssız öğrenci için çok üzüldü ve akşam yemeğinde ona basit, karmaşık olmayan hikayeler anlattı. Bir hikaye, bir uçurumdan düşen ve evlerinin arka bahçesine döşenen bir tür koyu renkli taştan yapılmış sıra dışı bir sobadan bahsediyordu. Bu soba oldukça başarılı oldu ve en önemlisi dayanıklıydı, sahiplerine uzun yıllar düzenli olarak hizmet etti. Genç Xiao-mi, öğrenciye böyle bir taş bile verdi. Kahverengi bir taştı, kurşun kadar ağırdı. Daha sonra bu taşın saf wolframit olduğu ortaya çıktı ...

1900 yılında, Paris'teki Dünya Metalurji Sergisinin açılışında, ilk kez yüksek hız çeliğinin (tungstenli bir çelik alaşımı) tamamen yeni örnekleri gösterildi. Kelimenin tam anlamıyla bundan hemen sonra, tungsten, tüm gelişmiş ülkelerin metalurji endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Ancak oldukça ilginç bir gerçek var: ilk kez tungsten çeliği Rusya'da 1865'te Urallardaki Motovilikh fabrikasında icat edildi.

2010'un başlarında, Perm ufologlarının eline ilginç bir eser düştü. Bir uzay gemisinin enkazı olduğuna inanılıyor. Parçanın analizi, nesnenin neredeyse tamamen saf tungstenden oluştuğunu gösterdi. Bileşimin sadece %0,1'i nadir safsızlıklardan sorumludur. Bilim adamlarına göre roket memeleri saf tungstenden yapılıyor. Ancak şu ana kadar bir gerçeği açıklamak mümkün değil. Havada, tungsten hızla oksitlenir ve paslanır. Ama nedense bu parça paslanmıyor.

Tarih

"Tungsten" kelimesinin kendisi Alman kökenlidir. Daha önce, tungsten metalin kendisi olarak adlandırılmadı, ancak ana minerali, yani. wolframit için. Bazıları o zaman kelimenin neredeyse bir küfür olarak kullanıldığını öne sürüyor. 16. yüzyılın başlarından 17. yüzyılın ikinci yarısına kadar, tungsten bir kalay minerali olarak kabul edildi. Her ne kadar kalay cevherlerine gerçekten sık sık eşlik etse de. Ancak wolframit içeren cevherlerden çok daha az kalay eritildi. Sanki biri ya da bir şey yararlı tenekeyi "yutmuş" gibi. Yeni elementin adı buradan gelmektedir. Almanca'da Kurt (Kurt) bir kurt anlamına gelir ve eski Almanca'dan tercüme edilen Ram (Ramm) bir koç anlamına gelir. Onlar. "Kuzu kurdu gibi teneke yer" ifadesi metalin adı oldu.

Amerika Birleşik Devletleri'nin iyi bilinen kimyasal soyut dergisi veya Mellor (İngiltere) ve Pascal'ın (Fransa) tüm kimyasal elementleri hakkındaki referans yayınları, tungsten gibi bir elementten bile bahsetmemektedir. 74 numaralı kimyasal elementlerine tungsten denir. Tungsteni ifade eden W sembolü, yalnızca son birkaç yılda yaygın olarak kabul görmüştür. Fransa ve İtalya'da, yakın zamana kadar, eleman Tu harfleriyle, yani. tungsten kelimesinin ilk harfleri.

Bu karışıklığın temeli, elementin keşfinin tarihinde yatmaktadır. 1783'te İspanyol kimyagerler Éluard kardeşler, yeni bir kimyasal element keşfetmeyi başardıklarını bildirdiler. Sakson minerali "tungsten" in nitrik asit ile ayrışma sürecinde, "asidik toprak" elde etmeyi başardılar, yani. bilinmeyen bir metal oksitin sarı çökeltisi, çökeltinin amonyakta çözünür olduğu ortaya çıktı. Başlangıç ​​materyalinde bu oksit, manganez ve demir oksitleri ile birlikteydi. Eluard kardeşler bu elemente tungsten ve metalin çıkarıldığı minerale wolframit adını verdiler.

Ancak Eluard kardeşler %100 tungstenin kaşifleri olarak adlandırılamaz. Tabii ki, keşiflerini basılı olarak ilk bildirenler onlardı, ama ... 1781'de, kardeşlerin keşfinden iki yıl önce, ünlü İsveçli kimyager Karl Wilhelm Scheele, başka bir minerali nitrik ile tedavi ederken tamamen aynı “sarı dünyayı” buldu. asit. Bilim adamı basitçe "tungsten" adını verdi (İsveççe tung - ağır, sten - taş, yani "ağır taş" olarak çevrildi). Karl Wilhelm Scheele, "sarı toprak"ın rengi ve diğer özellikleri bakımından benzer molibdenden farklı olduğunu buldu. Bilim adamı ayrıca mineralin kendisinde kalsiyum okside bağlandığını öğrendi. Scheele'nin onuruna, "tungsten" mineralinin adı "sheelite" olarak değiştirildi. Eluard kardeşlerden birinin Scheele'nin öğrencisi olması ilginçtir, 1781'de öğretmen laboratuvarında çalıştı. Ne Scheele ne de Eluard kardeşler keşfi paylaşmaya başladılar. Scheele bu keşfi iddia etmedi ve Eluard kardeşler önceliklerinin önceliği konusunda ısrar etmediler.

Birçoğu sözde "tungsten bronzlarını" duymuştur. Bunlar dıştan çok güzel metallerdir. Mavi tungsten bronz aşağıdaki bileşime sahiptir Na2O · WO2 · ve altın - 4WO3Na2O · WO2 · WO3; menekşe ve mor-kırmızı bir ara konumu işgal eder, içlerinde WO3'ün WO2'ye oranı dörtten az ve birden fazladır. Formüllerin gösterdiği gibi, bu maddeler ne kalay, ne bakır, ne de çinko içerir. Bunlar bronz değildir ve hiç alaşım değildir. metalik bileşikleri bile yoktur ve burada sodyum ve tungsten oksitlenir. Bu tür "bronzlar", gerçek bronzu sadece dıştan değil, aynı zamanda özellikleriyle de andırır: sertlik, kimyasal reaktiflere karşı direnç, yüksek elektrik iletkenliği.

Eski zamanlarda şeftali çiçeği en nadide olanlardan biriydi ve onu elde etmek için 8000 deney yapılması gerektiği söylenirdi. 17. yüzyılda Çin imparatorunun en pahalı porselen eşyaları şeftali rengine boyanmıştır. Ancak bu boyanın sırrının açıklanmasından sonra birdenbire tungsten oksit bazlı olduğu ortaya çıktı.

Doğada olmak

Tungsten doğada zayıf bir şekilde dağılmıştır, yerkabuğundaki metal içeriği ağırlıkça 1,3 · %10-4'tür. Tungsten esas olarak, tungsten trioksit WO3'ün yanı sıra demir ve kalsiyum oksitleri veya manganez, bazen bakır, kurşun, toryum ve çeşitli nadir toprak elementleri tarafından oluşturulan karmaşık oksitlenmiş bileşiklerin bileşiminde bulunur. En yaygın mineral olan volframit, katı bir tungstat çözeltisidir, yani. tungstik asit, manganez ve demir tuzları (nMnWO 4 mFeWO 4). Çözelti, bileşimindeki çeşitli bileşiklerin baskınlığına bağlı olarak, siyah veya kahverengi renkte sert ve ağır kristaller şeklindedir. Daha fazla manganez bileşiği (Hubnerit) varsa kristaller siyah olur, ancak demir bileşikleri (ferberit) baskınsa çözelti kahverengi olur. Wolframit son derece iletken ve paramanyetiktir

Diğer tungsten minerallerine gelince, şelit endüstriyel öneme sahiptir, yani. kalsiyum tungstat (formül CaWO 4). Mineral, açık sarı ve bazen neredeyse beyaz renklerde parlak kristaller oluşturur. Scheelite tamamen manyetik değildir, ancak başka bir özelliği vardır - ışıldama yeteneği. Karanlıkta ultraviyole ışıktan sonra, parlak mavi bir renkle floresan olacaktır. Molibden safsızlığının varlığı ışımanın rengini değiştirir, soluk maviye, bazen kremaya dönüşür. Bu özellik sayesinde mineralin jeolojik yataklarını kolayca tespit etmek mümkündür.

Genellikle tungsten cevheri yatakları, granit dağılım alanı ile ilişkilidir. Büyük şelit veya volframit kristalleri çok nadirdir. Genellikle mineraller basitçe granit kayalara gömülür. Granitten tungsten çıkarmak oldukça zordur, çünkü konsantrasyonu genellikle %2'den fazla değildir. Toplamda 20'den fazla tungsten minerali bilinmemektedir. Bunlar arasında, kurşun tungstat PbWO 4'ün iki farklı kristal modifikasyonu olan stolzit ve rasoit ayırt edilebilir. Minerallerin geri kalanı, ayrışma ürünleri veya yaygın minerallerin ikincil formlarıdır, örneğin, şelit ve volframit (volframitten oluşan hidratlı bir tungsten oksit olan hidrotungstit; tungsten koyu sarı), tungsten ve bizmut oksitleri içeren bir mineral olan russelit. Tungsten'in oksit olmayan tek minerali tungstenittir (WS 2), ana rezervleri ABD'de bulunmaktadır. Tipik olarak, tungsten içeriği %0.3 ile %1.0 WO 3 arasındadır.

Tüm tungsten yatakları hidrotermal veya magmatik kökenlidir. Scheelit ve volframit, magmanın yerkabuğundaki çatlaklara girdiği yerlerde oldukça sık damar şeklinde bulunur. Tungsten yataklarının ana kısmı, genç dağ sıralarında - Alpler, Himalayalar ve Pasifik kuşağı - yoğunlaşmıştır. En büyük volframit ve şelit yatakları Çin, Burma, ABD, Rusya (Ural, Transbaikalia ve Kafkasya), Portekiz ve Bolivya'da bulunmaktadır. Dünyadaki yıllık tungsten cevheri üretimi yaklaşık 5,95 · 104 ton metal olup, bunun 49.5 · 104 tonu (veya % 83'ü) Çin'de çıkarılmaktadır. Rusya'da yılda yaklaşık 3400 ton, Kanada'da - yılda 3000 ton mayınlı.

Çin, tungsten hammaddelerinin geliştirilmesinde küresel bir lider rolü oynuyor (Jianshi yatakları Çin üretiminin yüzde 60'ını, Hunan - yüzde 20'yi, Yunnan - yüzde 8'i, Guandong - yüzde 6'sını, İç Moğolistan ve Guanzhi - her biri - yüzde 2'sini oluşturuyor. , diğerleri var). Rusya'da, en büyük tungsten cevheri yatakları 2 bölgede bulunmaktadır: Kuzey Kafkasya'da (Tyrnyauz, Kabardey-Balkar) ve Uzak Doğu'da. Nalçik'teki tesis, tungsten cevherini amonyum paratungstat ve tungsten okside dönüştürüyor.

En büyük tungsten tüketicisi Batı Avrupa'dır (%30). ABD ve Çin - her biri %25, %12 - %13 - Japonya. BDT'de yılda yaklaşık 3000 ton metal tüketilmektedir.

Başvuru

Toplamda, dünya yılda yaklaşık 30 bin ton tungsten üretiyor. Tungsten çeliği ve tungsten ve karbürlerini içeren diğer alaşımlar, uçakların ve içten yanmalı motorların en önemli parçaları olan tank zırhı, mermiler ve torpidolar için mermilerin imalatında kullanılır.

Tungsten, en iyi takım çeliklerinin bileşiminde kesinlikle mevcuttur. Metalurji genellikle üretilen tüm tungstenin yaklaşık %95'ini emer. Metalurji için tipik olan, sadece saf tungsten kullanılmaz, esas olarak daha ucuz olan tungsten kullanılır - ferro-tungsten, yani. tungsten içeriği yaklaşık %80 ve demir içeriği yaklaşık %20 olan bir alaşım. Elektrik ark ocaklarında üretilir.

Tungsten alaşımları bir dizi dikkate değer özelliklere sahiptir. "Ağır" metal olarak da adlandırılan bir tungsten, bakır ve nikel alaşımı, radyoaktif maddelerin depolanması için kapların üretimi için bir hammaddedir. Böyle bir alaşımın koruyucu etkisi kurşundan %40 daha fazladır. Bu alaşım radyoterapide de kullanılır, çünkü nispeten küçük bir ekran kalınlığı ile yeterli koruma sağlanır.

Bir tungsten karbür ve %16 kobalt alaşımı o kadar serttir ki kuyu delmede kısmen elmasın yerini alır. Gümüş ve bakır ile tungstenin sözde alaşımları, yüksek voltaj koşullarında anahtarlar ve anahtarlar için mükemmel bir malzemedir. Bu ürünler geleneksel bakır kontaklardan 6 kat daha uzun ömürlüdür.

Saf tungsten veya tungsten içeren alaşımların kullanımı, büyük ölçüde sertliklerine, refrakterliklerine ve kimyasal dirençlerine dayanmaktadır. Saf haliyle tungsten, elektrik lambaları ve katot ışın tüpleri için filamentlerin üretiminde yaygın olarak kullanılır; metalleri buharlaştırmak amacıyla potaların üretiminde kullanılır; otomobil ateşleme distribütörlerinin kontaklarında kullanılır; X-ışını tüpleri için hedeflerde kullanılır; Elektrikli fırınlar için sargı ve ısıtma elemanı olarak, ayrıca yüksek sıcaklıklarda çalışan uzay araçları ve uçaklar için yapısal bir malzeme olarak kullanılır.

Tungsten, yüksek hız çeliği alaşımlarının (tungsten içeriği %17.5 - %18.5), stellitlerin (Cr, C, W ilaveli kobalttan), hastalloy (Ni bazlı paslanmaz çelik) ve diğer birçok alaşımın bir parçasıdır. Tungsten, ısıya dayanıklı ve alet alaşımlarının üretiminde baz olarak kullanılır, yani şelitin doğrudan indirgenmesiyle kolayca elde edilen ferro-tungsten (%68-86, Mo ve %7'ye kadar demir) kullanılır wolframit konsantresi. Pobedit üretiminde tungsten kullanılmaktadır. %80-85 tungsten, %7-14 kobalt, %5-6 karbon içeren süper sert bir alaşımdır. Pobedit, metal işleme sürecinde olduğu kadar petrol ve madencilik endüstrilerinde de yeri doldurulamaz.

Magnezyum ve kalsiyum tungstatlar, floresan cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer tungsten tuzları, tabaklama ve kimya endüstrilerinde kullanılmaktadır. Tungsten disülfür, 500 ° C'ye kadar sıcaklıklarda stabil, kuru, yüksek sıcaklıklı bir grestir. Boya üretiminde tungsten bronzları ve diğer tungsten bileşikleri kullanılır. Oldukça az sayıda tungsten bileşiği mükemmel katalizörlerdir.

Elektrik lambalarının üretiminde tungsten vazgeçilmezdir çünkü sadece alışılmadık derecede refrakter değil, aynı zamanda oldukça plastiktir. 3,5 km tel üretimi için hammadde olarak 1 kg tungsten kullanılmaktadır. Onlar. 23 bin 60 watt'lık lambalar için filaman yapmak için 1 kg tungsten kullanılabilir. Sadece bu özellik sayesinde, dünya çapındaki elektrik endüstrisi yılda yaklaşık yüz ton tungsten tüketir.

Üretme

Tungsten üretiminde ilk aşama cevherin zenginleştirilmesidir, yani. değerli bileşenlerin ana cevher kütlesinden, atık kayadan ayrılması. Diğer ağır metal cevherlerinde olduğu gibi aynı zenginleştirme yöntemleri kullanılır: öğütme ve yüzdürme, ardından manyetik ayırma (tungsten cevherleri) ve oksidatif kavurma. Bu yöntemle elde edilen konsantre genellikle fazla soda ile yakılır, böylece tungsten çözünür bir duruma getirilir, yani. sodyum wolframite dönüştürülür.

Bu maddeyi elde etmenin başka bir yöntemi de liçtir. Tungsten, yükseltilmiş sıcaklıkta ve basınç altında bir soda çözeltisi kullanılarak özütlenir, ardından kalsiyum tungstatın nötrleştirilmesi ve çökeltilmesi, yani. şelit. Scheelite, saflaştırılmış tungsten oksidi ondan çıkarmak oldukça kolay olduğu için elde edilir.

CaWO 4 → H 2 WO 4 veya (NH 4) 2 WO 4 → WO 3

Tungsten oksit de klorürler yoluyla elde edilir. Tungsten konsantresi, yüksek bir sıcaklıkta klor gazı ile işlenir. Bu durumda, süblimasyon yoluyla diğer klorürlerden kolayca ayrılan tungsten klorürler oluşur. Elde edilen klorür, oksit elde etmek veya ondan hemen metal çıkarmak için kullanılabilir.

Bir sonraki adımda, oksitler ve klorürler metalik tungsten'e dönüştürülür. Tungsten oksidi azaltmanın en iyi yolu hidrojen kullanmaktır. Bu azalma ile metal en saf olanıdır. Oksidin indirgenmesi, WO 3'lü "teknenin" birkaç sıcaklık bölgesinden geçtiği özel bir borulu fırında gerçekleşir. Kuru hidrojen “tekneye” doğru akar.Oksit indirgemesi sıcak (450-600 °C) ve soğuk bölgelerde (750-1100 °C) gerçekleşir. Soğuk bölgelerde, WO 2'ye ve ardından metale indirgeme gerçekleşir. Sıcak bölgeden zaman geçtikçe, tungsten tozu parçacıkları boyutlarını değiştirir.

Geri kazanım sadece hidrojen temini altında gerçekleşemez. Kömür sıklıkla kullanılır. Katı indirgeyici ajan nedeniyle üretim basitleştirilmiştir, ancak bu durumda sıcaklık 1300 ° C'ye ulaşmalıdır. Kömürün kendisi ve her zaman içerdiği safsızlıklar, tungsten ile reaksiyona girerek diğer bileşiklerin karbürlerini oluşturur. Sonuç olarak, metal kirlenir. Ancak elektrik endüstrisinde sadece yüksek kaliteli tungsten kullanılmaktadır. En ince teli yapmak için tungsten tarafından% 0.1 demir safsızlığı bile yapılır, çünkü çok daha kırılgan hale gelir.

Tungstenin klorürlerden ayrılması pirolize dayanır. Tungsten ve klor bazı bileşikler oluşturur. Fazla klor, hepsinin WCl6'ya dönüştürülmesine izin verir, bu da 1600 ° C'lik bir sıcaklıkta klor ve tungstene ayrışır. Hidrojen varsa işlem 1000 °C'de başlar.

Tungsten, daha sonra bir hidrojen akışında yüksek sıcaklıkta preslenen bir toz formunda bu şekilde elde edilir. Preslemenin ilk aşaması (yaklaşık 1100-1300 °C'ye kadar ısıtma) kırılgan bir gözenekli külçe üretir. Ardından presleme devam eder ve sıcaklık neredeyse tungstenin erime noktasına kadar yükselmeye başlar. Böyle bir ortamda metal katılaşmaya başlar ve yavaş yavaş nitelik ve özelliklerini kazanır.

Ortalama olarak, endüstride üretilen tungstenin %30'u geri dönüştürülmüş malzemelerden tungstendir. Tungsten hurda, talaş, talaş ve toz oksitlenir ve amonyum paratungstata dönüştürülür. Kural olarak, kesme çeliklerinin hurdaları aynı çelikleri üreten işletmede bertaraf edilir. Elektrotlardan, akkor lambalardan ve kimyasal reaktiflerden kaynaklanan hurdalar neredeyse hiçbir yerde geri dönüştürülmez.

Rusya Federasyonu'nda tungsten ürünleri şurada üretilmektedir: Skopinsky Hydrometallurgical Plant Metallurg, Vladikavkaz Plant Pobedit, Nalchik Hydrometallurgical Plant, Kirovgrad Sert Alaşımlar Fabrikası, Elektrostal, Chelyabinsk Elektrometalurji Fabrikası.

Fiziki ozellikleri

Tungsten açık gri bir metaldir. Karbon hariç bilinen herhangi bir elementin en yüksek erime noktasına sahiptir. Bu göstergenin değeri yaklaşık olarak 3387 ila 3422 santigrat derecedir. Tungsten, tüm metaller arasında yüksek sıcaklıklara ulaştığında mükemmel mekanik özelliklere sahiptir, tungsten, genleşme katsayısı gibi bir göstergenin en düşük değerine sahiptir.

Tungsten 19.250 kg/m3 yoğunluğu ile en ağır metallerden biridir. Metal, a = 0.31589 nm parametreli kübik gövde merkezli bir kafese sahiptir. 0 santigrat derece sıcaklıkta, tungstenin elektriksel iletkenliği, gümüş için aynı göstergenin değerinin sadece %28'idir (gümüş - akımı diğer metallerden daha iyi iletir). Saf tungstenin işlenmesi çok kolaydır, ancak saf haliyle nadirdir, daha sık olarak bilinen sertliğini aldığı için karbon ve oksijen safsızlıklarına sahiptir. Metalin 20 santigrat derece sıcaklıktaki elektrik direnci, 2700 santigrat derece - 90.4 * 10 -4 sıcaklıkta 5.5 * 10 -4'tür.

Tungsten, özel refrakterliği, ağırlığı ve sertliği ile diğer tüm metallerden farklıdır. Bu metalin yoğunluğu, aynı kurşunun neredeyse iki katı, daha doğrusu 1,7 katıdır. Ancak elementin atom kütlesi, aksine, daha düşüktür ve 184'e karşı 207'dir.

Tungstenin çekme ve basınç modülünün değerleri alışılmadık derecede yüksektir, termal sürünmeye karşı büyük bir direnç gösterir, metal yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Tungsten, elementi diğer bazı metallerin oksitleriyle birleştirerek önemli ölçüde iyileştirilebilen oldukça yüksek bir elektron emisyon katsayısına sahiptir.

Elde edilen tungstenin rengi büyük ölçüde üretim yöntemine bağlıdır. Erimiş tungsten, görünüşte platine çok benzeyen parlak gri bir metaldir. Tungsten tozu gri, koyu gri ve hatta siyah olabilir: tozun taneleri ne kadar küçükse, o kadar koyu olur.

Tungsten oldukça dayanıklıdır: oda sıcaklığında havada değişmez; kırmızı-sıcak sıcaklığa ulaştıktan sonra, metal yavaş yavaş oksitlenmeye başlar ve tungstik asit anhidriti serbest bırakır. Tungsten, sülfürik, hidroflorik ve hidroklorik asitlerde neredeyse çözünmez. Aqua regia ve nitrik asitte metal yüzeyden oksitlenir. Hidroflorik ve nitrik asit karışımı içinde bulunan tungsten çözülür ve böylece tungstik asit oluşturur. Tüm tungsten bileşiklerinin en pratik faydaları şunlardır: tungsten anhidrit veya tungsten trioksit, ME2WOX genel formülüne sahip peroksitler, tungsten bileşikleri, karbonlu, kükürtlü ve halojenli bileşikler.

Doğal olarak oluşan tungsten, kütle numarası 186,184, 183, 182, 181 olan 5 kararlı izotoptan oluşur. Kütle numarası 184 olan en yaygın izotop, payı %30,64'tür. 74. elementin tüm göreceli yapay radyoaktif izotoplarından sadece üçü pratik öneme sahiptir: tungsten-181 (yarı ömrü 145 gündür), tungsten-185 (yarı ömrü 74,5 gündür), tungsten-187 ( yarı ömrü 23.85 saattir). Tüm bu izotoplar, tungsten izotoplarını doğal bir karışımdan nötronlarla bombardıman etme sürecinde nükleer reaktörlerin içinde oluşur.

Tungstenin değeri değişken bir karaktere sahiptir - 2'den 6'ya kadar, en kararlı altı değerlikli tungsten, bir kimyasal elementin üç değerli ve iki değerli bileşikleri kararsızdır ve pratik değeri yoktur. Tungsten atomunun yarıçapı 0.141 nm'dir.

Vinogradov'a göre yer kabuğunun tungsteninin Clarke'ı 0.00013 g / t'dir. Kayaların bileşimindeki ortalama içeriği, gram / ton: ultrabazik - 0.00001, bazik - 0.00007, orta - 0.00012, asidik - 0.00019.

Kimyasal özellikler

Tungsten etkilenmez: aqua regia, sülfürik, hidroklorik, hidroflorik ve nitrik asitler, sulu sodyum hidroksit çözeltisi, cıva, cıva buharı, amonyak (700 °C'ye kadar), hava ve oksijen (400 °C'ye kadar), hidrojen, su, hidrojen klorür (600 ° C'ye kadar), karbon monoksit (800 ° C'ye kadar), azot.

Biraz ısıtmadan sonra kuru flor, ince öğütülmüş tungsten ile birleşmeye başlar. Sonuç olarak, heksaflorür (formül WF 6) oluşur - bu, 2.5 ° C'lik bir erime noktasına ve 19.5 ° C'lik bir kaynama noktasına sahip çok ilginç bir maddedir. Klor ile reaksiyondan sonra benzer bir bileşik oluşur, ancak reaksiyon ancak 600 °C sıcaklıkta mümkündür. Çelik mavisi bir kristal olan WC16, 275 °C'de erimeye başlar ve 347 °C'ye ulaştığında kaynamaya başlar. Tungsten, iyot ve brom ile zayıf kararlı bileşikler oluşturur: tetra- ve diiyodid, penta- ve dibromid.

Yüksek sıcaklıklarda tungsten selenyum, kükürt, nitrojen, bor, tellür, silikon ve karbon ile birleşebilir. Bu bileşiklerin bazıları şaşırtıcı derecede sert ve diğer mükemmel niteliklerdir.

Özellikle ilgi çekici olan karbonildir (formül W (CO) 6). Tungsten burada karbon monoksit ile birleşir ve bu nedenle sıfır değerliliğe sahiptir. Tungsten karbonil özel koşullar altında üretilir, çünkü son derece istikrarsızdır. 0°C'de özel bir solüsyondan renksiz kristaller şeklinde ayrılır, 50°C'ye ulaştıktan sonra karbonil süblimleşir, 100°C'de tamamen ayrışır. Ancak bu bileşik sayesinde yoğun ve sert tungsten kaplamalar (saf tungstenden) elde edilebilir. Tungstenin kendisi gibi birçok tungsten bileşiği çok aktiftir. Örneğin, tungsten oksit tungsten oksit WO 3, polimerleşme kabiliyetine sahiptir. Bu durumda, sözde heteropoli bileşikler (molekülleri 50'den fazla atom içerebilir) ve izopol bileşikleri oluşur.

Tungsten (VI) oksit WO 3, açık sarı bir renge sahip, ısıtıldığında turuncuya dönen kristal bir maddedir. Oksit 1473 °C erime noktasına ve 1800 °C kaynama noktasına sahiptir. Buna karşılık gelen tungstik asit kararlı değildir, bir su çözeltisinde dihidrat çöker, 70 ila 100 ° C sıcaklıkta bir molekül su kaybeder ve ikinci molekül 180 ila 350 ° C sıcaklıkta kaybeder.

Tungstik asitlerin anyonları, poli bileşiklerin oluşumuna eğilimlidir. Konsantre asitlerle reaksiyonun bir sonucu olarak, karışık anhidritler oluşur:

12WO 3 + H3 PO4 = H3.

Tungsten oksit ve metalik sodyumun reaksiyonunun bir sonucu olarak, "tungsten bronz" olarak adlandırılan stokiyometrik olmayan sodyum tungstat elde edilir:

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

Tungsten oksidin hidrojen ile indirgenmesi sürecinde, ayırma sırasında karışık oksidasyon durumuna sahip hidratlı oksitler elde edilir, bunlara "tungsten mavisi" denir:

WO 3 – n (OH) n, n = 0,5–0,1.

WO 3 + Zn + HCl = ("mavi"), W 2 O 5 (OH) (kahverengi)

Tungsten (VI) oksit, tungstenin yanı sıra bileşiklerinin üretim sürecinde bir ara üründür. Bireysel seramik pigmentlerinin ve ticari olarak önemli hidrojenasyon katalizörlerinin bir bileşenidir.

WCl 6 - Metalik tungsten veya tungsten oksidin klor, flor veya karbon tetraklorür ile etkileşimi sonucu oluşan daha yüksek tungsten klorür. Tungsten klorürün alüminyum ile indirgenmesinden sonra, karbon monoksit ile birlikte tungsten karbonil oluşur:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (havada)