Une histoire sur Neptune. La huitième planète du système solaire, Neptune : faits et découvertes intéressants

Le tungstène appartient aux métaux de transition - un groupe d'éléments que l'on trouve au milieu tableau périodique. La température élevée est l'une des propriétés inhabituelles du tungstène, elle est de 3410 °C. Ce point culminant fondant parmi tous les métaux. Une autre propriété importante est très durable températures élevées Oh. Ces propriétés déterminent le domaine principal dans lequel le tungstène est utilisé : la production d'alliages.

Caractéristiques physiques et propriétés chimiques

Le tungstène est un solide durable dont la couleur va du gris acier au presque blanc. Son point de fusion est le plus élevé de tous les métaux : 3 410 °C. Sa densité est d'environ 19,3 grammes par centimètre cube. Ce matériau conduit très bien le courant. La capacité thermique du tungstène est de 134,4 J/(kg deg) et augmente avec l'augmentation de la température. Sa conductivité électrique n'est pas si élevée et est presque 3 fois inférieure à la conductivité électrique du cuivre.

C'est un métal relativement inactif. Ne réagit pas avec l'oxygène à température ambiante. Il rouille à des températures supérieures à 400 °C. Réagit faiblement avec les acides, bien que soluble dans l'acide nitrique.

Recherche dans la nature et méthodes d'obtention

On ne le trouve pas dans la nature sous sa forme pure. Les minerais les plus courants dans lesquels on le trouve sont la scheelite et la wolframite. C'est l'un des plus éléments rares. Sous sa forme pure, il peut être obtenu en chauffant de l'oxyde de tungstène avec de l'aluminium. Il est également produit en faisant passer de l’hydrogène gazeux dans de l’acide tungstique chauffé à haute température.

Champ d'application

Il existe de nombreuses industries où le tungstène est utilisé. Le principal domaine d'application est la production d'alliages. Ce métal augmente la dureté, la résistance, l'élasticité et améliore l'extensibilité de différents types acier.

Il est généralement préparé sous deux formes : le ferrotungstène est un alliage de fer et de tungstène, il contient généralement environ 70 à 80 % de tungstène. Le ferrotungstène est mélangé à d’autres métaux et alliages (généralement de l’acier) pour produire des composés spécialisés. Et il est également produit sous forme de poudre. À l’avenir, il sera ajouté à d’autres métaux afin d’obtenir de nouveaux composés aux caractéristiques améliorées.

Environ 90 % de tous les alliages de tungstène sont utilisés dans les équipements miniers, de construction, électriques et de travail des métaux. Ces alliages sont utilisés pour fabriquer de nombreuses choses : des éléments chauffants dans les fours (en raison de leur bonne conductivité thermique), des pièces pour avions et vaisseau spatial; équipements utilisés dans l'ingénierie de la télévision, du radar et de la radio ; forets à haute résistance; outils de coupe des métaux et équipements similaires.

Pas grand nombre le tungstène est utilisé dans les lampes à incandescence. C'est à partir de lui qu'est fabriqué le fil très fin qui forme le filament des lampes. Le courant électrique traverse ce filament et le chauffe, ce qui le fait émettre de la lumière. Il ne fond pas en raison du point de fusion élevé du tungstène.

Il est également utilisé dans des appareils et des éléments tels que :

Il est également utilisé dans le travail des métaux et dans les mines, ainsi que dans la production de pigments pour peintures.

Le plus lien important- du carbure de tungstène. Son point de fusion est très élevé – 2 780 °C. Il est utilisé pour fabriquer des pièces circuits électriques, outils de coupe, cermets et carbure « cémenté ».

La métallo-céramique est un matériau composé de céramique et de métal. La céramique est un matériau argileux. Les métallo-céramiques sont utilisées là où des températures très élevées sont exposées pendant une longue période. Par exemple, des parties d'un missile ou moteur à réaction en sont fabriqués.

Le carbure « cémenté » est fabriqué en liant du carbure de tungstène à un autre métal. Le produit est très durable et reste résistant dans les environnements à haute température. Ce sont des carbures « cémentés » qui sont utilisés pour le forage des tunnels. Les outils fabriqués à partir de ce matériau peuvent fonctionner à des vitesses jusqu'à 100 fois plus rapides que les outils similaires en acier (par exemple, les forets fabriqués à partir de ce matériau peuvent résister à des températures plus élevées que les forets en acier et, par conséquent, l'intensité de leur utilisation peut être plus grand).

Le tungstène est le matériau le plus lourd en ingénierie, il possède le point de fusion le plus élevé, le module d'élasticité le plus élevé et la pression de vapeur la plus faible. De plus, il ne s'oxyde pas à l'air et conserve sa résistance à des températures et tensions élevées. C'est l'un des métaux non ferreux les plus populaires et il n'a pas d'impact important sur les plantes, les personnes ou les animaux. Avec modération, ce n'est pas dangereux pour la santé.

Au 16ème siècle, le minéral wolframite était connu, ce qui se traduit de l'allemand ( Loup Rahm) signifie « crème de loup ». Le minéral a reçu ce nom en raison de ses caractéristiques. Le fait est que le tungstène, qui accompagnait les minerais d'étain, lors de la fusion de l'étain, le transformait simplement en mousse de laitier, c'est pourquoi ils disaient : « dévore l'étain comme un loup dévore un mouton ». Au fil du temps, c'est de la wolframite que le nom de tungstène a été hérité du 74e élément chimique du système périodique.

Caractéristiques du tungstène

Le tungstène est un métal de transition gris clair. A une ressemblance extérieure avec l'acier. En raison de ses propriétés plutôt uniques, cet élément est un matériau très précieux et rare dont la forme pure est absente dans la nature. Le tungstène possède :

• une densité assez élevée, qui équivaut à 19,3 g/cm 3 ;
• point de fusion élevé de 3422 0 C ;
• résistance électrique suffisante - 5,5 μOhm*cm ;
• indicateur normal du coefficient de paramètre expansion linéaire, égal à 4,32 ;
• le point d'ébullition le plus élevé parmi tous les métaux, égal à 5555 0 C ;
• faible taux d'évaporation, même malgré des températures supérieures à 200 0 C ;
• conductivité électrique relativement faible. Cela n’empêche toutefois pas le tungstène de rester un bon conducteur.

Tout cela rend le tungstène très métal résistant, qui n'est pas susceptible de subir des dommages mécaniques. Mais la présence de propriétés aussi uniques n'exclut pas la présence d'inconvénients que présente également le tungstène. Ceux-ci incluent :

• grande fragilité lorsqu'il est exposé à des températures très basses ;
• haute densité, ce qui rend son traitement difficile ;
• faible résistance aux acides basses températures.

Production de tungstène

Le tungstène, avec le molybdène, le rubidium et un certain nombre d'autres substances, fait partie d'un groupe de métaux rares caractérisés par une très faible distribution dans la nature. Pour cette raison, il ne peut pas être extrait de manière traditionnelle, comme de nombreux minéraux. Ainsi, la production industrielle du tungstène comprend les étapes suivantes :

• extraction de minerai contenant une certaine proportion de tungstène;
• organiser des conditions appropriées dans lesquelles le métal peut être séparé de la masse traitée ;
• concentration d'une substance sous forme de solution ou de précipité ;
• nettoyer le résultat de l'étape précédente composé chimique;
• isolement du tungstène pur.

Ainsi, substance pure Le minerai contenant du tungstène peut être séparé du minerai extrait de plusieurs manières.

1. À la suite de l’enrichissement du minerai de tungstène par gravité, flottation, séparation magnétique ou électrique. Dans ce processus, un concentré de tungstène est formé, composé de 55 à 65 % d'anhydride de tungstène (trioxyde) WO 3. Dans les concentrés de ce métal, la teneur en impuretés est surveillée, notamment le phosphore, le soufre, l'arsenic, l'étain, le cuivre, l'antimoine et le bismuth.
2. Comme on le sait, le trioxyde de tungstène WO 3 est le principal matériau de séparation du tungstène métallique ou du carbure de tungstène. La production de WO 3- résulte de la décomposition de concentrés, de la lixiviation d'un alliage ou d'un fritté, etc. Dans ce cas, le résultat est un matériau constitué à 99,9 % de WO 3.
3. De l'anhydride de tungstène WO 3. C'est en réduisant cette substance avec de l'hydrogène ou du carbone qu'on obtient la poudre de tungstène. Applications du deuxième composant pour réaction de récupération utilisé moins fréquemment. Cela est dû à la saturation du WO 3 en carbures au cours de la réaction, ce qui fait que le métal perd de sa résistance et devient plus difficile à traiter. La poudre de tungstène est obtenue de manière spéciale, grâce à laquelle il devient possible de la contrôler composition chimique, la taille et la forme des grains, ainsi que la composition granulométrique. Ainsi, la fraction de particules de poudre peut être augmentée par une augmentation rapide de la température ou par un faible débit d'apport d'hydrogène.
4. Production de tungstène compact, qui se présente sous la forme de barres ou de lingots et constitue une ébauche pour la production ultérieure de produits semi-finis - fils, tiges, rubans, etc.

Cette dernière méthode, quant à elle, comprend deux options possibles. L'un d'eux est associé aux méthodes de métallurgie des poudres et l'autre à la fusion dans des fours à arc électrique avec une électrode consommable.

Méthode de métallurgie des poudres

Du fait que grâce à cette méthode Il est possible de répartir plus uniformément les additifs qui confèrent au tungstène ses propriétés particulières ;

Il comprend plusieurs étapes :

1. La poudre métallique est pressée en barres ;
2. Les pièces sont frittées à basse température (appelé pré-frittage) ;
3. Soudage de pièces à usiner ;
4. Obtention de produits semi-finis par traitement d'ébauches. La mise en œuvre de cette étape est réalisée par forgeage ou traitement mécanique (meulage, polissage). Il convient de noter que le traitement mécanique du tungstène ne devient possible que sous l'influence de températures élevées, sinon il est impossible de le traiter.

Dans le même temps, la poudre doit être bien purifiée avec un pourcentage maximum admissible d'impuretés allant jusqu'à 0,05 %.

Cette méthode permet d'obtenir des tiges de tungstène d'une section carrée de 8x8 à 40x40 mm et d'une longueur de 280-650 mm. Il convient de noter qu’à température ambiante, ils sont assez résistants, mais présentent une fragilité accrue.

Fusible

Cette méthode est utilisée s'il est nécessaire d'obtenir des ébauches de tungstène de dimensions assez grandes - de 200 kg à 3000 kg. De telles ébauches sont généralement nécessaires pour le laminage, l'étirage de tuyaux et la fabrication de produits par coulée. La fusion nécessite la création conditions particulières- vide ou atmosphère raréfiée d'hydrogène. Le résultat est des lingots de tungstène, qui ont une structure cristalline grossière et sont également très fragiles en raison de la présence d'une grande quantité d'impuretés. La teneur en impuretés peut être réduite en pré-fondant le tungstène dans un four à faisceau électronique. Cependant, la structure reste inchangée. A cet égard, pour réduire la granulométrie, les lingots sont encore fondus, mais dans un four à arc électrique. Dans le même temps, pendant le processus de fusion, des substances d'alliage sont ajoutées aux lingots, conférant au tungstène des propriétés particulières.

Pour obtenir des lingots de tungstène avec une structure à grains fins, la fusion du crâne à l'arc avec coulée du métal dans un moule est utilisée.

La méthode d'obtention du métal détermine la présence d'additifs et d'impuretés. Ainsi, plusieurs qualités de tungstène sont produites aujourd'hui.

Nuances de tungstène

1. HF - tungstène pur, qui ne contient aucun additif ;
2. VA est un métal contenant des additifs d'aluminium et de silice-alcali, qui lui confèrent des propriétés supplémentaires ;
3. Le VM est un métal contenant du thorium et des additifs silice-alcalis ;
4. VT - tungstène, qui contient de l'oxyde de thorium comme additif, ce qui augmente considérablement les propriétés émissives du métal ;
5. VI - métal contenant de l'oxyde d'yttrium ;
6. VL - tungstène avec oxyde de lanthane, qui augmente également les propriétés d'émission ;
7. VR - alliage de rhénium et de tungstène ;
8. VРН - il n'y a pas d'additifs dans le métal, cependant des impuretés peuvent être présentes en grande quantité ;
9. MV est un alliage de tungstène et de molybdène, qui augmente considérablement la résistance après recuit, tout en conservant la ductilité.

Où le tungstène est-il utilisé ?

Grâce à ses propriétés uniques, l'élément chimique 74 est devenu indispensable dans de nombreux secteurs industriels.

1. Le tungstène est principalement utilisé comme base de production matériaux réfractaires en métallurgie.
2. Avec la participation obligatoire du tungstène, des filaments incandescents sont produits, qui constituent l'élément principal des appareils d'éclairage, des tubes cathodiques et autres tubes à vide.
3. En outre, ce métal est à la base de la production d'alliages lourds utilisés comme contrepoids, de noyaux perforants de sous-calibre et de projectiles à ailettes balayées de canons d'artillerie.
4. Le tungstène est l'électrode utilisée dans le soudage à l'arc sous argon ;
5. Ses alliages sont très résistants aux chocs différentes températures, environnement acide, ainsi que dureté et résistance à l'abrasion, et sont donc utilisés dans la production d'instruments chirurgicaux, de blindages de chars, de boîtiers de torpilles et de projectiles, de pièces d'avions et de moteurs, ainsi que de conteneurs pour le stockage des déchets nucléaires ;
6. Les fours à résistance sous vide, dont la température atteint des valeurs extrêmement élevées, sont équipés d'éléments chauffants également en tungstène ;
7. L'utilisation du tungstène est populaire pour assurer une protection contre les rayonnements ionisants.
8. Les composés de tungstène sont utilisés comme éléments d'alliage, lubrifiants haute température, catalyseurs, pigments, ainsi que pour convertir l'énergie thermique en énergie électrique (ditellurure de tungstène).

Le tungstène est considéré comme le plus réfractaire des métaux connus. Il a été obtenu pour la première fois au XVIIIe siècle, mais usage industriel a commencé bien plus tard, avec le développement des technologies de production.

Principales caractéristiques

Métal le plus réfractaire, le tungstène possède des propriétés spécifiques :

• Le point de fusion du tungstène correspond approximativement à la température de la couronne solaire - 3422°C.
• Dans le même temps, la densité du tungstène pur le place à égalité avec les métaux les plus denses. Sa densité est presque égale à celle de l'or - 19,25 g/cm 3 .
• La conductivité thermique du tungstène dépend de la température et varie de 0,31 cal/cm·sec·°С à 20°С à 0,26 cal/cm·sec·°С à 1 300°С.
• La capacité thermique est également proche de l'or et s'élève à 0,15·10 3 J/(kg·K).

Le métal a un réseau cristallin cubique centré sur le corps. Malgré sa dureté élevée, le tungstène à l'état chauffé est très ductile et malléable, ce qui permet d'en fabriquer un fil fin, qui a de larges applications.

A une couleur gris argenté qui ne change pas en plein air, puisque le tungstène a un résistance chimique, et il réagit avec l'oxygène uniquement à des températures supérieures à la chaleur rouge.

Les propriétés chimiques d’un élément commencent généralement à apparaître lorsqu’il est chauffé à plus de plusieurs centaines de degrés. Dans des conditions normales, il ne réagit pas avec la plupart des acides connus, à l'exception d'un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique.
En présence de certains agents oxydants, il peut réagir avec les matières fondues alcalines. Dans ce cas, pour démarrer la réaction, il faut chauffer à une température de 400 - 500°C, puis la réaction est en cours violemment, avec dégagement de chaleur.

Certains composés, notamment le carbure de tungstène, ont une dureté très élevée et sont utilisés dans la production métallurgique pour le traitement des alliages durs.

Les caractéristiques données du tungstène déterminent les domaines d'application spécifiques du métal, à la fois sous sa forme pure et dans le cadre de divers alliages et composés chimiques.
Le tungstène est inclus dans de nombreux alliages résistants à la chaleur en tant qu'additif d'alliage pour augmenter la dureté, le point de fusion et la résistance à la corrosion.
La similitude de la densité et de la capacité thermique du tungstène et de l’or peut théoriquement servir à contrefaire les lingots d’or, mais cela peut facilement être détecté en mesurant la résistance électrique et en refondant le lingot d’or.

Production de tungstène

Le métal n’est pas présent dans la nature sous sa forme pure et native. La plupart des dépôts sont formés d'oxydes. La teneur en composés en termes de métal pur dans le gisement de minerai est de 0,2 à 2 %.
La résistance chimique et le point de fusion élevé permettent la production de tungstène à partir du minerai uniquement en utilisant des techniques spécifiques.

La plupart des méthodes sont basées fabrication industrielle le tungstène est la réduction du métal à partir de son oxyde. La première étape de la production consiste en l’enrichissement du minerai contenant du tungstène. Les opérations de lixiviation et de réduction produisent alors l'oxyde WO 3 , qui est réduit en métal pur sous atmosphère d'hydrogène. La température du processus est d'environ 700 °C.

À la suite de la réaction, une fine poudre métallique est obtenue. Le point de fusion élevé ne permet pas au métal de se transformer en lingots, c'est pourquoi la poudre de tungstène est d'abord pressée sous haute pression, puis fritté dans un environnement d'hydrogène en chauffant à une température de 1 300 °C. Un puissant courant électrique. En raison de la résistance élevée de transition entre les grains métalliques, la pièce est chauffée et fondue.

Le lingot obtenu est purifié par la méthode de fusion de zone, similaire à la technologie de production de semi-conducteurs ultra-purs. La production de tungstène selon cette technologie permet d'obtenir un métal d'un haut degré de pureté sans opérations de nettoyage supplémentaires.

Dans la production d'alliages, tous les composants sont ajoutés avant l'étape de pressage de la poudre, car cela n'est plus possible plus tard. Pendant le processus de pressage, de frittage et de traitement ultérieur de la pièce (pressage, laminage), une répartition uniforme des impuretés dans l'alliage est assurée.

Le tungstène est traité à des températures d'environ mille cinq cents degrés. Avec cet échauffement, le métal devient très plastique et permet le forgeage et l'emboutissage. Le fil fin pour les spirales de lampes à incandescence est réalisé par tréfilage. Dans ce cas, des cristaux métalliques sont situés le long du fil, augmentant ainsi sa résistance. Etant donné que des exigences élevées d'homogénéité sont imposées aux spirales des lampes, le fil de tungstène est en outre soumis à des opérations de polissage électrochimique.

Applications du tungstène

La plupart des applications du tungstène profitent de son point de fusion, de sa densité et de sa ductilité élevés. Le tungstène est indispensable dans les domaines suivants :

• Le tungstène pur est le seul métal utilisé dans les filaments incandescents des lampes d'éclairage, des tubes radio, des tubes cathodiques et autres appareils électriques à vide ;
• Sous sa forme pure et dans la composition d'alliages, il est utilisé dans la production de noyaux pour projectiles et balles perforants de sous-calibre ;
• La haute densité du tungstène permet la fabrication de rotors pour gyroscopes de petite taille technologie de fusée et vaisseau spatial ;
• Production d'électrodes non consommables pour le soudage à l'arc sous argon ;
• Les dispositifs de radioprotection en tungstène sont plus efficaces que les dispositifs traditionnels en plomb. L’utilisation du tungstène est économique, malgré son coût plus élevé que celui du plomb. Cela est dû au fait que la consommation de tungstène à l'identité caractéristiques techniques les produits sont beaucoup plus petits.
• Les produits en tungstène ne nécessitent pas de protection contre la corrosion en raison de leur faible réactivité chimique dans des conditions de température normales.

Les composés de tungstène et de carbone sont mieux connus sous le nom de « victoires ». Leur dureté élevée est utilisée dans le brasage de coupe des outils de travail des métaux - fraises, forets, fraises. Les outils à pointe pobedite sont utilisés pour traiter presque tous les matériaux, du bois, où ils ne nécessitent presque aucun affûtage périodique, à tout type de pierre. Pour affûter les outils pobedite, des abrasifs de la plus haute dureté sont nécessaires. Les abrasifs diamantés et CBN, qui ont la dureté la plus élevée parmi tous ceux connus, correspondent parfaitement à cela.

Les pannes à souder Pobedite sont fixées aux bords de travail de l'outil à l'aide de soudure au cuivre. Le borax est utilisé comme fondant.

Le carbure de tungstène est utilisé dans la bijouterie, notamment les bagues. La dureté élevée du matériau permet de conserver la brillance du produit tout au long de sa durée de vie.

Pobedit est fabriqué selon la méthode de la poudre, en utilisant du cobalt pour la liaison avec un cristal de carbure de tungstène.

Alliages à base de tungstène

Les alliages de tungstène peuvent être produits exclusivement par métallurgie des poudres. Ceci est dû à la grande différence de température de fusion des métaux inclus dans l’alliage. Les poudres des composants d'origine, après mélange, sont pressées puis frittées. En raison des forces capillaires, davantage de métaux fusibles remplissent l’espace entre les grains de tungstène, formant ainsi un alliage monolithique. Aux joints de grains se forment des solutions solides composants en alliage.

Les plus répandus sont les alliages de tungstène avec du cuivre, du fer et du nickel. Les alliages VNZH et VNM les plus courants comprennent le tungstène - nickel - fer et le tungstène - nickel - cuivre.

Pour réaliser caractéristiques particulières la composition peut également comprendre de l'argent, du chrome, du cobalt et du molybdène.

Les alliages de tungstène sont utilisés pour la fabrication de pièces et de dispositifs dans lesquels une densité élevée avec de petites dimensions hors tout est importante. Il s'agit de toutes sortes de contrepoids, de volants d'inertie, de poids de régulateurs centrifuges, de noyaux de balles et d'obus.

Il n’existe pas beaucoup de marques connues de tungstène. Tout d’abord, il s’agit de tungstène techniquement pur – HF.

Les qualités de tungstène utilisées dans l'industrie incluent généralement certains additifs. Le matériau dopé au lanthane est désigné par VL et à l'yttrium - VI. Ces additifs d'alliage améliorent encore les propriétés mécaniques et technologiques du métal.

Les alliages au rhénium - VR5, VR20 - sont utilisés dans la production de thermocouples à haute température.

Le dopage au thorium augmente les propriétés émissives du tungstène, ce qui est particulièrement important dans la fabrication de cathodes pour tubes à vide de grande puissance. Cet additif améliore également la capacité à allumer un arc électrique lors du soudage à l'arc sous argon.

Les alliages de tungstène avec du cuivre et de l'argent sont utilisés pour établir des contacts pour les équipements de commutation à courant élevé. Cuivre et argent à conductivité électrique élevée n'ont pas une résistance mécanique élevée. Lors du passage de courants élevés, les groupes de contact peuvent fondre. Les contacts en alliages de tungstène sont exempts de ces inconvénients, malgré la valeur légèrement supérieure résistance électrique.

La haute densité des alliages permettra de les utiliser pour la fabrication de conteneurs de stockage substances radioactives, écrans de protection contre les rayonnements γ.

De tous les matériaux utilisés aujourd'hui, le tungstène peut être qualifié de plus réfractaire. Il se situe à la position 74 du tableau périodique de Mendeleïev et présente également de nombreuses caractéristiques similaires avec le chrome et le molybdène, qui appartiennent au même groupe. Sur apparence le tungstène se présente sous la forme solide nuance de gris, avec un éclat argenté spécial.

Le tungstène a été découvert par le chimiste suédois Carl Scheele. Pharmacien de profession, Scheele passait beaucoup de temps dans son petit laboratoire merveilleuse recherche. Il découvre l'oxygène, le chlore, le baryum et le manganèse. Peu avant sa mort, en 1781, Scheele - déjà membre de l'Académie des sciences de Stockholm - découvrit que le minéral tungstène (appelé plus tard scheelite) était un sel d'un acide alors inconnu. Deux ans plus tard, les chimistes espagnols des frères d'Eluyar, sous la direction de Scheele, parvinrent à isoler de ce minéral un nouvel élément : le tungstène, destiné à révolutionner l'industrie. Cependant, cela s'est produit un siècle plus tard.

Maintien en milieu naturel

DANS la croûte terrestre Cet élément se trouve en quantité assez faible. On ne le trouve pas sous forme libre et ne peut être trouvé que sous forme de minéraux. A l'échelle industrielle, seuls ses oxydes sont utilisés.

Caractéristiques du métal

La densité particulière du métal lui confère des caractéristiques inhabituelles. Il a un taux d'évaporation plutôt faible et un point d'ébullition élevé. Par valeur conductivité électrique la substance a des indicateurs faibles, contrairement au cuivre, trois fois à la fois. Exactement grand indicateur La densité du tungstène limite ses domaines d'application. En plus de tout cela, l'utilisation de la substance est fortement influencée par sa fragilité accrue à basse température et son instabilité à l'oxydation par l'oxygène atmosphérique lorsqu'elle est exposée à de basses températures.

Par fonctionnalités externes la substance présente de fortes similitudes avec l’acier. Il est utilisé pour la production active de divers alliages caractérisés par une résistance élevée. Le traitement du tungstène se produit uniquement lorsqu'il est exposé à des températures élevées.

19 300 est un indicateur de la densité du tungstène kg/m 3 à conditions normales utiliser. Le métal est capable de créer un réseau cubique concentrique en volume. Il a une bonne capacité thermique. Température de fusion élevée, atteignant 3380 degrés Celsius. Ses propriétés mécaniques sont particulièrement influencées par son prétraitement. Si l’on tient compte du fait que la densité du tungstène est de 20 c 19,3 g/cm3, alors il peut facilement être amené à l’état de fibre monocristalline. Cette propriété doit être utilisée lors de la production de fils spéciaux à partir de celui-ci.. A température ambiante, le métal a un indice de ductilité insignifiant.

Marques d'éléments

Les marquages ​​sont les suivants :

• Non seulement l'indicateur de tungstène, mais également des additifs spéciaux sont utilisés en métallurgie et affectent également la qualité de ce métal. Par exemple, VA comprend un mélange complet de tungstène avec de l'aluminium, ainsi que du silicium. La production de cette qualité se caractérise par une température accrue du processus de rectalisation initial et une résistance après recuit.
• VL se caractérise par l'ajout d'une substance sous forme d'additif d'oxyde de lanthane, qui augmente considérablement les caractéristiques d'émission du métal.
• MV est un alliage de molybdène et de tungstène. Cette composition augmente la résistance globale, qui continue de conserver la ductilité particulière du métal après recuit.

Principales caractéristiques

Pour l'utilisation du tungstène dans l'industrie, il est important qu'il réponde à des indicateurs tels que :

• résistance électrique;
• température générale fusion;
• coefficient de dilatation linéaire.

La substance pure a une forte plasticité et ne peut pas non plus se dissoudre dans une solution acide spéciale sans la chauffer au préalable à au moins 500 degrés Celsius. Il est capable d'entrer très rapidement dans une réaction complète avec le carbone, ce qui entraîne la formation de carbure de tungstène, qui a taux élevé force. Ce métal est également connu pour ses oxydes, le plus courant étant l'anhydride de tungstène. Son caractéristique principale On peut dire qu'il peut former de la poudre dans un état métallique compact, un sous-produit d'oxydes inférieurs.

Principales caractéristiques, qui rendent l'utilisation de la substance difficile :

• haute densité;
• fragilité, ainsi qu'une tendance à l'oxydation lorsqu'elle est exposée à de basses températures.

A part ça, point d'ébullition élevé, ainsi que l'emplacement de l'évaporation, compliquent considérablement le processus d'extraction métal utile et les matériaux qui en proviennent.

Utilisation du tungstène

L'utilisation du tungstène se retrouve dans les domaines suivants :

• Les alliages résistants à la chaleur et à l'usure sont basés sur le caractère réfractaire de la substance. Dans l'industrie, ces composés chimiques sont utilisés avec le chrome et le cobalt, autrement appelés stellites. Ils sont appliqués par surfaçage sur la zone d'usure des pièces des véhicules industriels.
• Les alliages lourds et de contact sont des mélanges d'argent, de cuivre et de tungstène. Ils peuvent être qualifiés de composants de contact très efficaces, c'est pourquoi ils sont utilisés pour la production de pièces de travail pour interrupteurs, d'électrodes pour le soudage par points, ainsi que pour la fabrication d'interrupteurs.
• Le tungstène est utilisé comme fil, produits forgés et rubans dans l'ingénierie radio, dans la création de lampes électriques spéciales et dans l'ingénierie des rayons X. C'est cet élément chimique qui est considéré comme le meilleur métal pour la fabrication de spirales, ainsi que de filaments spéciaux pour l'incandescence.
• Des tiges et des fils de tungstène sont nécessaires pour créer des radiateurs électriques spéciaux pour les fours à haute température. Les radiateurs au tungstène peuvent fonctionner dans l'atmosphère gaz inerte, sous vide, mais aussi sous hydrogène.

Alliages contenant du tungstène

Aujourd'hui, on trouve un grand nombre d'alliages de tungstène monophasés. Cela implique l'utilisation d'un ou plusieurs composants à la fois. Les composés les plus populaires sont le tungstène et le molybdène. L'alliage avec de telles substances augmente considérablement la résistance globale du tungstène lors de son étirement actif. Des systèmes tels que le graphium, le niobium et le zirconium peuvent également être classés comme alliages monophasés.

Mais en même temps, le rhénium est capable de conférer la plus grande ductilité à l'élément, qui maintient d'autres indicateurs à son niveau caractéristique. Mais utilisation pratique une telle connexion est limitée problèmes particuliers dans le processus d’extraction de Re.

Le métal pouvant être considéré comme la substance la plus réfractaire, il est très difficile d'obtenir de tels alliages de manière traditionnelle. Au point de fusion du tungstène, d'autres métaux commencent à bouillir activement et atteignent dans certains cas état gazeux. Les technologies modernes aident à obtenir grand nombre alliages utilisant la technologie de l'électrolyse. Par exemple, le tungstène - nickel - cobalt, qui n'est pas utilisé pour la fabrication de pièces entières, mais pour appliquer une couche de protection supplémentaire sur des matériaux et des surfaces moins durables.

Et également dans l'industrie, la méthode de production d'alliages de tungstène utilisant des méthodes de métallurgie des poudres est toujours populaire. C'est le moment de créer conditions particulières pour les fuites processus technologiques, qui inclura la présence d'un vide spécial. Les particularités de l'interaction d'autres métaux et du tungstène font que les connexions les plus préférables ne sont pas du type paire, mais avec l'utilisation de 3, 4 et plus substances.

Ces alliages inhabituels différeront des autres par leur résistance et leur dureté particulières, mais le moindre écart par rapport au pourcentage de substances dans le métal de l'un ou l'autre élément peut conduire au développement d'une fragilité particulière dans l'alliage résultant.

Méthodes d'obtention de la substance

Le tungstène, comme un grand nombre d'autres éléments du groupe rare, on ne peut pas le trouver uniquement dans la nature. C’est pour cette raison que l’extraction de ce métal n’est pas utilisée dans la construction de grands bâtiments industriels. Le processus d'obtention d'un tel métal conditionnellement divisé en plusieurs étapes :

• l'exploitation minière du minerai, qui comprend ces métal rare;
• Création conditions complètes pour une séparation plus poussée du tungstène des composants traités ;
• concentration du matériau sous forme de solution ou de précipité ;
• le processus de purification du type de composé chimique résultant ;
• le processus d’obtention d’une substance plus pure.

Le processus de fabrication de matériaux compacts, comme le fil de tungstène, sera plus complexe. La principale difficulté d'une telle substance sera qu'il est interdit de permettre la moindre pénétration d'impuretés spéciales, ce qui peut fortement aggraver les propriétés fusibles et la résistance du métal.

A l'aide d'un tel métal, la création active de filaments incandescents, de radiateurs, d'écrans de fours à vide, tubes à rayons X, qui sont nécessaires pour une utilisation à des températures élevées.

L'acier allié au tungstène a hautes qualités force. Les produits finis fabriqués à partir de ces types d'alliages sont utilisés pour créer des outils destinés à un large éventail d'utilisations : forage de puits, médecine, produits pour le traitement de haute qualité des matériaux dans le processus de construction mécanique (plaquettes de coupe spéciales). Le principal avantage de ces joints sera leur résistance particulière à l'abrasion et la faible probabilité de fissures pendant le fonctionnement de l'article. La nuance d'acier la plus connue dans le processus de construction est celle utilisant du tungstène, appelée pobedit.

L'industrie chimique a également trouvé une place pour utiliser le métal. Il peut être utilisé pour produire des peintures, des pigments et des catalyseurs.

L'industrie nucléaire utilise des creusets fabriqués à partir de ce métal, ainsi que des conteneurs spécialisés pour stocker les déchets les plus radioactifs.

Le revêtement de l'élément a déjà été évoqué plus haut. Il est utilisé pour les applications sur des matériaux fonctionnant à des températures élevées dans un environnement réducteur et neutre, tels que les matériaux spéciaux. film protecteur.

Il existe également des baguettes utilisées dans d'autres soudures. Étant donné que le tungstène reste invariablement le métal le plus réfractaire, il est utilisé lors des travaux de soudage avec des fils d'apport spéciaux.

Le tungstène peut être utilisé dans la vie quotidienne, principalement à des fins électriques.

C'est celui-ci qui devrait être utilisé comme composant principal (élément d'alliage) dans le processus de production d'acier rapide. En moyenne, la teneur en tungstène varie de neuf à vingt pour cent. En plus de tout cela, on le retrouve dans l’acier à outils.

Ces types d'acier sont utilisés dans la production de forets, de matrices, de poinçons et de fraises. Par exemple, les aciers rapides P6 M5 indiquent que l'acier était allié au molybdène et au cobalt. De plus, le tungstène comprend les aciers magnétiques, qui doivent être divisés en variétés de tungstène-cobalt et de tungstène.

Substance dans la vie quotidienne sous sa forme pure, il est presque impossible à trouver. Le carbure de tungstène se présente comme un composé métal-carbone. Le composé de ces substances se caractérise par une dureté, une résistance à l'usure et un caractère réfractaire élevés. A base de carbure de tungstène, il est possible de créer des outils, alliages de carbure haute performance, qui contiennent environ 90 pour cent de tungstène et environ 10 pour cent de cobalt. Depuis alliages durs Il est possible de produire des pièces coupantes pour les outils de rebroussement et de coupe.

Le principal domaine d'utilisation du tungstène est le soudage des métaux. À partir du soudage, vous pouvez créer des électrodes spéciales utilisées pour un autre type d’alliage. Les électrodes résultantes peuvent être qualifiées de non consommables.

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Le tungstène se distingue parmi les métaux non seulement par son caractère réfractaire, mais aussi par sa masse. La densité du tungstène dans des conditions normales est de 19,25 g/cm³, soit environ 6 fois supérieure à celle de l'aluminium. Comparé au cuivre, le tungstène est 2 fois plus lourd. À première vue, haute densité peut sembler un inconvénient car les produits fabriqués à partir de celui-ci seront lourds. Mais même cette caractéristique du métal a trouvé son application dans la technologie. Propriétés utiles tungstène en raison de sa haute densité :

1. Capacité à se concentrer grande masse en petites quantités.
2. Protection contre les rayonnements ionisants (radiations).

La première propriété est expliquée structure interne métal Le noyau d'un atome contient 74 protons et 110 neutrons, soit 184 particules. DANS Tableau périodique éléments chimiques, dans lequel les atomes sont disposés par ordre croissant masse atomique, le tungstène est à la 74ème place. Pour cette raison, une substance constituée d’atomes lourds aura une masse importante. La capacité de protection contre les radiations est inhérente à tous les matériaux à haute densité. Cela est dû au fait que le rayonnement ionisant, lorsqu'il rencontre un obstacle, lui transfère une partie de son énergie. Les substances plus denses ont une concentration plus élevée de particules par unité de volume, donc les rayons ionisants subissent plus de collisions et perdent donc plus d'énergie. L'utilisation du métal est basée sur les propriétés ci-dessus.

Applications du tungstène

La haute densité constitue un énorme avantage du tungstène par rapport aux autres métaux.

Le tungstène est largement utilisé dans différents domaines industrie.

Utilisation basée sur une masse de métal importante

La densité importante du tungstène en fait un matériau d'équilibrage précieux. Les poids d'équilibrage qui en sont fabriqués réduisent la charge agissant sur les pièces. Leur durée de vie est ainsi prolongée. Domaines d'application du tungstène :

1. Secteur aérospatial. Pièces de rechange de métal lourdéquilibrer les moments agissants des forces. Par conséquent, le tungstène est utilisé pour fabriquer des pales, des hélices et des gouvernails d’hélicoptère. Étant donné que le matériau n'a pas propriétés magnétiques, il est utilisé dans la production de systèmes électroniques aviation.
2. Industrie automobile. Le tungstène est utilisé lorsqu'il est nécessaire de concentrer une masse importante dans un petit volume d'espace, par exemple dans les moteurs d'automobiles installés sur des camions lourds, des SUV coûteux et des véhicules diesel. Le tungstène est également un matériau avantageux pour la fabrication de vilebrequins, de volants d'inertie et de masses de châssis. Sauf haute densité, le métal se caractérise par un module d'élasticité important, grâce à ces qualités, il est utilisé pour amortir les vibrations dans les entraînements ;
3. Optique. Les poids en tungstène de configuration complexe agissent comme équilibreurs dans les microscopes et autres instruments optiques de haute précision.
4. Production d'équipements sportifs. Le tungstène est utilisé à la place du plomb dans les équipements sportifs car contrairement à ce dernier, il ne nuit pas à la santé ni à l’environnement. Par exemple, le matériau est utilisé dans la production de clubs de golf.
5. En génie mécanique. Le tungstène est utilisé pour fabriquer des marteaux vibrants utilisés pour enfoncer des pieux. Au milieu de chaque appareil se trouve un poids rotatif. Il convertit l’énergie vibratoire en force motrice. Grâce à la présence de tungstène, il est possible d'utiliser des marteaux vibrants pour des sols compactés d'épaisseur importante.
6. Pour la production d'outils de haute précision. Lors du forage profond, on utilise des instruments de précision dont le support ne doit pas être soumis à des vibrations. Le tungstène, qui possède également un module élastique élevé, répond à cette exigence. Les supports antivibratoires garantissent un fonctionnement fluide, c'est pourquoi ils sont utilisés dans les barres d'alésage et de meulage, ainsi que dans les tiges d'outils. La partie active de l'outil est réalisée à base de tungstène, car elle présente une dureté accrue.

Utilisation basée sur la capacité à protéger contre les radiations

Collimateurs de tungstène en chirurgie.

• Selon ce critère, les alliages de tungstène devancent la fonte, l'acier, le plomb et l'eau, c'est pourquoi les collimateurs et écrans de protection, qui sont utilisés en radiothérapie. Les alliages de tungstène ne se déforment pas et sont très fiables. L'utilisation de collimateurs multi-feuilles permet de diriger le rayonnement vers une zone spécifique du tissu affecté. Pendant la thérapie, la première chose à faire est radiographies pour localiser l'emplacement et déterminer la nature de la tumeur. Ensuite, les lames du collimateur sont déplacées par un moteur électrique jusqu'à la position souhaitée. 120 pétales peuvent être utilisés, à l'aide desquels un champ est créé qui épouse la forme de la tumeur. Ensuite, des rayons de rayonnement élevés sont dirigés vers la zone affectée. Dans ce cas, la tumeur reçoit un rayonnement en faisant tourner un collimateur à plusieurs feuilles autour du patient. Pour protéger les tissus sains adjacents des radiations et environnement, le collimateur doit avoir une grande précision.
• Pour la radiochirurgie, des collimateurs annulaires spéciaux en tungstène ont été développés, dont l'irradiation est dirigée vers la tête et le cou. L'appareil permet une focalisation de haute précision du rayonnement gamma. Le tungstène est également présent dans les plaques des tomodensitomètres, les éléments de protection des détecteurs et des accélérateurs linéaires, les équipements dosimétriques et les instruments de contrôle non destructifs, ainsi que les conteneurs pour substances radioactives. Le tungstène est utilisé dans les appareils de forage. Des écrans en sont fabriqués pour protéger les instruments submersibles des rayons X et gamma.

Classification des alliages de tungstène

Des critères tels que la densité accrue et le caractère réfractaire du tungstène permettent de l'utiliser dans de nombreuses industries. Cependant technologies modernes Parfois, des propriétés matérielles supplémentaires sont requises que le métal pur ne possède pas. Par exemple, sa conductivité électrique est inférieure à celle du cuivre, et la fabrication de la pièce est complexe. forme géométrique difficile en raison de la fragilité du matériau. Dans de telles situations, les adjuvants sont utiles. Cependant, leur nombre ne dépasse souvent pas 10 %. Après ajout de cuivre, de fer et de nickel, le tungstène, dont la densité reste très élevée (pas moins de 16,5 g/cm³), conduit mieux le courant électrique et devient ductile, ce qui permet de bien le traiter.

Titre de séjour, VNM, VD

Selon la composition, les alliages sont marqués différemment.

1. Les VRP sont des alliages de tungstène contenant du nickel et du fer,
2. VNM - nickel et cuivre,
3. VD - cuivre uniquement.

Dans le marquage après lettres majuscules suivi de chiffres indiquant le pourcentage. Par exemple, le VNM 3-2 est un alliage de tungstène additionné de 3 % de nickel et 2 % de cuivre, le VNM 5-3 contient 5 % de nickel et 3 % de fer, le VD-30 est composé de 30 % de cuivre.