摘要
钨因其独特的性能而备受推崇,包括所有金属中最高的熔点、出色的耐热性、低蒸气压、高密度以及高温下良好的形状保持性。然而,钨也存在加工困难、低温脆性和易氧化等问题。
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钨的优点耐热性:
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钨的熔点高达 6192°F(3422°C),是所有金属中熔点最高的,这使它成为真空电子器件(VED)等高温应用不可或缺的材料,包括行波管(TWT)、磁控管和克利斯特伦管。这些设备要求在高频率下具有高功率密度,而硅基或镓基电子器件无法满足这一要求。低蒸气压:
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钨的低蒸气压在金属注射成型(MIM)炉中至关重要,它可以在不释放氧气、碳、水分或其他污染物的情况下进行高温操作。这一特性也使钨成为非氧化环境的理想材料。形状保持性:
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由于钨能在高温下保持形状,因此常用于焊接电极和超高温金刚石涂层工艺。密度和强度:
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钨的密度与金相当,具有很高的抗拉强度和矿物硬度。这使其适用于各种需要重型、高强度材料的应用,如辐射屏蔽、航空压舱物和军用惯性武器系统。电学和热学特性:
钨具有较高的电阻,可用于钨丝等应用,其硬度和抗拉强度的结合使钨丝受益匪浅。由于钨在高温下具有放射性和稳定性,它还可用于医疗设备。
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钨的缺点加工困难:
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纯钨很难加工。用于加工碳化钨的金刚石工具对纯钨无效,这是因为存在一种称为 "负载 "的现象,即钨颗粒被压入金刚石之间的空隙中,导致切削工具失效。低温脆性:
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钨的韧性到脆性的转变温度通常高于室温,因此在低温下脆性大,难以加工。这限制了它在温度持续不高的环境中的应用。易氧化性:
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钨在高温下会在空气中氧化,因此在焊接过程中必须使用保护气体或还原气氛,以防止材料分解。杂质敏感性:
当钨不纯或被其他材料污染时,钨会变脆,难以加工,这可能会使钨的制造和在某些应用中的使用复杂化。
总之,虽然钨在高温和高应力应用中具有无与伦比的特性,但在较低温度下的制造和处理过程中,必须小心应对各种挑战,才能充分发挥其潜力。