Çfarë është tungsteni? Çfarë lloj materiali është ky? Vetitë kimike të tungstenit. Karakteristikat dhe aplikimet e tungstenit

Tungsteni konsiderohet më refraktarja nga metalet e njohura. Për herë të parë u mor në shekullin e 18-të, por përdorimi industrial filloi shumë më vonë, me zhvillimin e teknologjisë së prodhimit.

Karakteristikat kryesore

Si metali më zjarrdurues, tungsteni ka veti specifike:

• Pika e shkrirjes së tungstenit përafërsisht korrespondon me temperaturën e koronës diellore - 3422 ° C.
• Në të njëjtën kohë, dendësia e tungstenit të pastër e vendos atë në të njëjtin nivel me metalet më të dendura. Dendësia e tij është pothuajse e barabartë me atë të arit - 19,25 g/cm 3 .
• Përçueshmëria termike e tungstenit varet nga temperatura dhe varion nga 0,31 cal/cm·sek·°С në 20°С deri në 0,26 cal/cm·sek·°С në 1300°С.
• Kapaciteti i nxehtësisë është gjithashtu afër arit dhe arrin në 0,15·10 3 J/(kg·K).

Metali ka një rrjetë kub kristal me qendër trupin. Megjithë fortësinë e tij të lartë, tungsteni në gjendje të nxehtë është shumë i urtë dhe i lakueshëm, gjë që bën të mundur prodhimin e telit të hollë prej tij, i cili ka aplikime të gjera.

Ka një ngjyrë gri argjendi që nuk ndryshon në ajër të hapur, pasi tungsteni ka rezistencë të lartë kimike dhe reagon me oksigjen vetëm në temperatura mbi nxehtësinë e kuqe.

Vetitë kimike të një elementi zakonisht fillojnë të shfaqen kur nxehen mbi disa qindra gradë. Në kushte normale, ai nuk reagon me shumicën e acideve të njohura, përveç një përzierjeje të acideve hidrofluorike dhe nitrik.
Në prani të agjentëve të caktuar oksidues, ai mund të reagojë me shkrirjet alkaline. Në këtë rast, për të filluar reaksionin, kërkohet ngrohja në një temperaturë prej 400 - 500 ° C, dhe më pas reagimi vazhdon me dhunë, me lëshimin e nxehtësisë.

Disa komponime, veçanërisht karbidi i tungstenit, kanë fortësi shumë të lartë dhe përdoren në prodhimin metalurgjik për përpunimin e lidhjeve të forta.

Karakteristikat e dhëna të tungstenit përcaktojnë fushat specifike të aplikimit të metalit, si në formën e tij të pastër, ashtu edhe si pjesë e lidhjeve të ndryshme dhe përbërjeve kimike.
Tungsteni përfshihet në shumë lidhje rezistente ndaj nxehtësisë si një aditiv aliazh për të rritur ngurtësinë, pikën e shkrirjes dhe rezistencën ndaj korrozionit.
Afërsia e densitetit dhe kapacitetit të nxehtësisë së tungstenit dhe arit mund të shërbejë teorikisht për falsifikimin e shufrave të arit, por kjo mund të zbulohet lehtësisht duke matur rezistencën elektrike dhe duke shkrirë përsëri shufrat e arit.

Prodhimi i tungstenit

Metali nuk gjendet në natyrë në formën e tij të pastër, vendase. Shumica e depozitave formohen nga oksidet. Përmbajtja e komponimeve për sa i përket metalit të pastër në vendburimin xeheror është 0.2 - 2%.
Rezistenca kimike dhe pika e lartë e shkrirjes lejojnë prodhimin e tungstenit nga xeherori vetëm kur përdoren teknika specifike.

Shumica e metodave për prodhimin industrial të tungstenit bazohen në rikuperimin e metalit nga oksidi i tij. Faza e parë e prodhimit konsiston në përftimin e mineralit që përmban tungsten. Operacionet e kullimit dhe reduktimit prodhojnë më pas oksidin WO 3, i cili reduktohet në metal të pastër nën një atmosferë hidrogjeni. Temperatura e procesit është rreth 700 °C.

Si rezultat i reagimit, fitohet një pluhur metalik i imët. Pika e lartë e shkrirjes nuk lejon që metali të formohet në shufra, kështu që pluhuri i tungstenit fillimisht shtypet nën presion të lartë dhe më pas sinterohet në një mjedis hidrogjeni duke përdorur ngrohjen në një temperaturë prej 1300 °C. Një rrymë e fuqishme elektrike kalon nëpër shufrat që rezultojnë. Si rezultat i rezistencës së lartë të tranzicionit midis kokrrizave metalike, pjesa e punës nxehet dhe shkrihet.

Shufra që rezulton pastrohet me metodën e shkrirjes së zonës, e ngjashme me teknologjinë për prodhimin e gjysmëpërçuesve ultra të pastër. Prodhimi i tungstenit duke përdorur këtë teknologji bën të mundur marrjen e metalit të një shkalle të lartë pastërtie pa operacione shtesë pastrimi.

Në prodhimin e lidhjeve, të gjithë përbërësit shtohen përpara fazës së shtypjes së pluhurit, pasi kjo nuk është më e mundur të bëhet më vonë. Gjatë procesit të presimit, sinterizimit dhe përpunimit të mëtejshëm të pjesës së punës (shtypja, rrotullimi), sigurohet një shpërndarje uniforme e papastërtive në aliazh.

Tungsteni përpunohet në temperatura rreth një mijë e gjysmë gradë. Me këtë ngrohje, metali bëhet shumë plastik dhe lejon falsifikimin dhe stampimin. Teli i hollë për spirale të llambave inkandeshente bëhet me vizatim. Në këtë rast, kristalet metalike janë të vendosura përgjatë telit, duke rritur forcën e tij. Meqenëse kërkesat e larta të homogjenitetit vendosen në spirale të llambave, tela tungsteni i nënshtrohet gjithashtu operacioneve të lustrimit elektrokimik.

Aplikimet e tungstenit

Shumica e aplikimeve të tungstenit përfitojnë nga pika e lartë e shkrirjes, densiteti dhe duktiliteti i tij. Tungsteni është i domosdoshëm në fushat e mëposhtme:

• Tungsteni i pastër është i vetmi metal që përdoret në fijet inkandeshente të llambave ndriçuese, tubave të radios, tubave fotografikë dhe pajisjeve të tjera elektrike me vakum;
• Në formën e tij të pastër dhe si pjesë e lidhjeve, përdoret në prodhimin e bërthamave për predha dhe plumba depërtues nënkalibër;
• Dendësia e lartë e tungstenit bën të mundur prodhimin e rotorëve për xhiroskopët me përmasa të vogla në raketa dhe anije kozmike;
• Prodhimi i elektrodave jo të konsumueshme për saldim me hark argon;
• Pajisjet mbrojtëse nga rrezatimi tungsten janë më efektive se ato tradicionale të plumbit. Përdorimi i tungstenit është ekonomik, pavarësisht kostos së tij më të lartë se plumbi. Kjo për faktin se konsumi i tungstenit, ndërsa karakteristikat teknike të produktit janë identike, është shumë më pak.
• Produktet e tungstenit nuk kërkojnë mbrojtje nga korrozioni për shkak të reaktivitetit të tyre të ulët kimik në kushte normale të temperaturës.

Komponimet e tungstenit me karbon njihen më mirë si "fiton". Fortësia e tyre e lartë përdoret në prerjen e brumit të veglave të përpunimit të metaleve - prerëse, stërvitje, frezues. Mjetet me majë pobedite përdoren për të përpunuar pothuajse çdo material, nga druri, ku nuk kërkojnë thuajse asnjë mprehje periodike, deri te çdo lloj guri. Për të mprehur mjetet pobedite, kërkohen gërryes me fortësinë më të lartë. Lëndët gërryese diamanti dhe CBN, të cilët kanë fortësinë më të lartë nga të gjithë të njohurit, korrespondojnë plotësisht me këtë.

Majat e saldimit Pobedite janë ngjitur në skajet e punës të mjetit duke përdorur saldim bakri. Boraksi përdoret si fluks.

Karbidi i tungstenit përdoret në bizhuteri, veçanërisht në unaza. Fortësia e lartë e materialit ju lejon të ruani shkëlqimin e produktit gjatë gjithë jetës së tij të shërbimit.

Pobedit është bërë duke përdorur metodën e pluhurit, duke përdorur kobalt për lidhjen me një kristal karabit tungsteni.

Lidhjet me bazë tungsteni

Lidhjet e tungstenit mund të prodhohen ekskluzivisht nga metalurgjia pluhur. Kjo është shkaktuar nga ndryshimi i madh në temperaturat e shkrirjes së metaleve të përfshira në aliazh. Pluhurat e përbërësve origjinalë, pas përzierjes, shtypen dhe më pas sinterohen. Si rezultat i forcave kapilare, më shumë metale të shkrirë mbushin hapësirën midis kokrrave të tungstenit, duke formuar një aliazh monolit. Tretësirat e ngurta të përbërësve të aliazhit formohen në kufijtë e kokrrizave.

Më të përhapurat janë lidhjet e tungstenit me bakër, hekur dhe nikel. Lidhjet më të zakonshme VNZH dhe VNM përfshijnë tungsten - nikel - hekur dhe tungsten - nikel - bakër.

Për të arritur karakteristika të veçanta, përbërja mund të përfshijë gjithashtu argjend, krom, kobalt dhe molibden.

Lidhjet e tungstenit përdoren për prodhimin e pjesëve dhe pajisjeve në të cilat densiteti i lartë me dimensione të vogla të përgjithshme është i rëndësishëm. Këto janë të gjitha llojet e kundërpeshave, volantave, peshave të rregullatorëve centrifugale, bërthamave të plumbave dhe predhave.

Nuk njihen shumë marka të tungstenit. Para së gjithash, është teknikisht tungsten i pastër - HF.

Notat e tungstenit të përdorura në industri zakonisht përfshijnë disa aditivë. Materiali i dopuar me lantanum është caktuar si VL, dhe me ittrium - VI. Këta aditivë aliazh përmirësojnë më tej vetitë mekanike dhe teknologjike të metalit.

Lidhjet me renium - VR5, VR20 - përdoren në prodhimin e termoçifteve me temperaturë të lartë.

Dopingu me torium rrit vetitë emetuese të tungstenit, i cili është veçanërisht i rëndësishëm në prodhimin e katodave për tubat vakum me fuqi të lartë. Ky aditiv gjithashtu përmirëson aftësinë për të ndezur një hark elektrik gjatë saldimit me hark argon.

Lidhjet e tungstenit me bakër dhe argjend përdoren për të krijuar kontakte për pajisjet komutuese me rrymë të lartë. Bakri dhe argjendi, edhe pse shumë përçues elektrik, nuk kanë forcë të lartë mekanike. Gjatë kalimit të rrymave të larta, grupet e kontaktit mund të shkrihen. Kontaktet e bëra nga lidhjet e tungstenit janë të lira nga këto disavantazhe, pavarësisht nga rezistenca e tyre elektrike pak më e lartë.

Dendësia e lartë e lidhjeve do të bëjë të mundur përdorimin e tyre për prodhimin e kontejnerëve për ruajtjen e substancave radioaktive dhe ekraneve për mbrojtje nga rrezatimi γ.

Vetitë e tungstenit

Tungsteni- është metal. Nuk gjendet në ujin e detit, as në ajër, dhe në koren e tokës është vetëm 0,0055%. Kështu volframi, element, duke qëndruar në pozitën e 74-të në. Është “hapur” për industrinë nga Ekspozita Botërore në kryeqytetin francez. Ajo u zhvillua në vitin 1900. Ekspozita u shfaq çeliku tungsten.

Përbërja ishte aq e fortë sa mund të priste çdo material. mbeti i "pamposhtur" edhe në temperatura mijëra gradë, prandaj u quajt rezistent ndaj kuqe. Prodhuesit nga vende të ndryshme që vizituan ekspozitën miratuan zhvillimin. Prodhimi i aliazhit të çelikut ka marrë një shkallë globale.

Është interesante se vetë elementi u zbulua në shekullin e 18-të. Në 1781, suedez Scheeler kreu eksperimente me mineralin e tungstenit. Kimisti vendosi ta vendoste në acid nitrik. Në produktet e dekompozimit, shkencëtari zbuloi një metal të panjohur gri me një nuancë argjendi. Minerali mbi të cilin u kryen eksperimentet u riemërua më vonë scheelite, dhe elementi i ri i quajtur tungsten.

Sidoqoftë, u desh shumë kohë për të studiuar vetitë e tij, kështu që përdorimi i denjë i metalit u gjet shumë më vonë. Emri u zgjodh menjëherë. Fjala tungsten ekzistonte më parë. Spanjollët e quajtën këtë një nga mineralet që gjenden në vendburimet e vendit.

Përbërja e gurit në fakt përfshinte elementin nr. 74. Nga jashtë, metali është poroz, sikur i shkumëzuar. Prandaj, një analogji tjetër erdhi në ndihmë. Në gjermanisht, tungsteni fjalë për fjalë do të thotë "shkumë ujku".

Pika e shkrirjes së metalit rivalizon atë të hidrogjenit, i cili është elementi më rezistent ndaj temperaturës. Prandaj, instaloni indeksi i zbutjes së tungstenit Ata nuk mundën për njëqind vjet. Nuk kishte furra të afta të ngroheshin deri në disa mijëra gradë.

Kur "përfitimet" e elementit gri argjendi "u panë", ata filluan ta minojnë atë në një shkallë industriale. Për ekspozitën e vitit 1900, metali u nxor në mënyrën e vjetër duke përdorur acid nitrik. Megjithatë, tungsteni ende minohet në këtë mënyrë.

Minierat e tungstenit

Më shpesh, substanca triokside merret fillimisht nga mbetjet e xehes. Përpunohet në 700 gradë, duke marrë metal të pastër në formë pluhuri. Për të zbutur grimcat duhet të përdoret hidrogjeni. Në të tungsteni është shkrirë në tre mijë gradë Celsius.

Lidhja përdoret për prerëse, prerëse tubash dhe prerëse mulliri. për përpunimin e metaleve me duke përdorur tungsten rrisin saktësinë e prodhimit të pjesëve. Kur ekspozohen ndaj sipërfaqeve metalike, fërkimi është i lartë, që do të thotë se aeroplanët e punës nxehen shumë. Makinat prerëse dhe lustruese pa elementin nr. 74 mund të shkrihen vetë. Kjo e bën prerjen të pasaktë dhe të papërsosur.

Tungsteni nuk është vetëm i vështirë për t'u shkrirë, por edhe i vështirë për t'u përpunuar. Në shkallën e fortësisë, metali zë vendin e nëntë. Korundi ka të njëjtin numër pikash, thërrimet e të cilave përdoren për të bërë, për shembull, letër zmerile. Vetëm diamanti është më i vështirë. Prandaj, tungsteni përpunohet me ndihmën e tij.

Aplikimet e tungstenit

"Qëndrueshmëria" e elementit të 74-të tërheq. Produktet e bëra nga lidhjet me metal gri-argjend nuk mund të gërvishten, përkulen ose thyhen, përveç nëse, sigurisht, i gërvishtni në sipërfaqe ose me të njëjtat diamante.

Bizhuteri tungsteni ka një tjetër avantazh të pamohueshëm. Ata nuk shkaktojnë reaksione alergjike, ndryshe nga ari, argjendi, platini dhe, aq më tepër, lidhjet e tyre me ose. Për bizhuteri, përdoret karabit tungsteni, domethënë përbërja e tij me karbon.

Njihet si aliazhi më i fortë në historinë njerëzore. Sipërfaqja e saj e lëmuar reflekton në mënyrë të përkryer dritën. Bizhuteritë e quajnë atë "pasqyrë gri".

Nga rruga, bizhuteri mjeshtrit i kushtuan vëmendje tungstenit pasi bërthamat e plumbave, predha dhe pllaka për armaturën e trupit filluan të bëhen nga kjo substancë në mesin e shekullit të 20-të.

Ankesat e klientëve për brishtësinë e bizhuterive të argjendit të cilësisë së lartë i detyruan argjendaritë të kujtojnë elementin e ri dhe të përpiqen ta zbatojnë atë në industrinë e tyre. Përveç kësaj, çmimet filluan të luhaten. Tungsteni është bërë një alternativë ndaj metalit të verdhë, i cili nuk perceptohet më si një artikull investimi.

Duke qenë një metal i çmuar, kostot e tungstenit shumë para. Për kilogram kërkojnë të paktën 50 dollarë në tregun me shumicë. Industria botërore shpenzon 30 mijë tonë element nr.74 në vit. Më shumë se 90% absorbohet nga industria metalurgjike.

Vetëm bërë nga tungsteni kontejnerë për ruajtjen e mbetjeve bërthamore. Metali nuk transmeton rreze shkatërruese. Elementi i rrallë i shtohet lidhjeve për prodhimin e instrumenteve kirurgjikale.

Ajo që nuk përdoret për qëllime metalurgjike merret nga industria kimike. Përbërjet e tungstenit me fosfor, për shembull, janë baza e bojrave dhe bojrave. Ata nuk shemben ose zbehen nga rrezet e diellit.

A tretësirë ​​e tungstatit të natriumit rezistent ndaj lagështirës dhe zjarrit. Bëhet e qartë se me çfarë pëlhurash të papërshkueshme nga uji dhe zjarri për kostumet e zhytësve dhe zjarrfikësve janë të ngopura.

Depozitat e tungstenit

Ka disa depozita tungsteni në Rusi. Ato janë të vendosura në Altai, Lindjen e Largët, Kaukazin e Veriut, Chukotka dhe Buryatia. Jashtë vendit, metali është minuar në Australi, SHBA, Bolivi, Portugali, Korenë e Jugut dhe Kinë.

Në Perandorinë Qiellore ekziston madje një legjendë për një eksplorues të ri që erdhi në Kinë për të kërkuar një gur kallaji. Studenti u vendos në një nga shtëpitë në Pekin.

Pas një kërkimi të pafrytshëm, djalit i pëlqente të dëgjonte historitë e vajzës së pronarit. Një mbrëmje ajo tregoi historinë e gurëve të errët nga të cilët u ndërtua stufa e shtëpisë. Rezultoi se blloqet po binin nga shkëmbi në oborrin e pasmë të ndërtesës. Pra, studenti nuk e gjeti, por gjeti tungsten.

Tungsteni gjithashtu i përket grupit të metaleve të karakterizuar nga refraktariteti i lartë. Ajo u zbulua në Suedi nga një kimist i quajtur Scheele. Ishte ai që ishte i pari që izoloi oksidin e një metali të panjohur nga minerali wolframite në 1781. Shkencëtari arriti të marrë tungsten në formën e tij të pastër pas 3 vjetësh.

Përshkrimi

Tungsteni i përket një grupi materialesh që përdoren shpesh në industri të ndryshme. Ai shënohet me shkronjën W dhe në sistemin periodik ka numrin rendor 74. Karakterizohet me ngjyrë gri të çelur. Një nga cilësitë e tij karakteristike është refraktariteti i lartë. Pika e shkrirjes së tungstenit është 3380 gradë Celsius. Nëse e konsiderojmë atë nga pikëpamja e aplikimit, cilësitë më të rëndësishme të këtij materiali janë:

• dendësia;
• pika e shkrirjes;
• rezistenca elektrike;
• koeficienti linear i zgjerimit.

Gjatë llogaritjes së cilësive të tij karakteristike, është e nevojshme të theksohet pika e lartë e vlimit, e cila ndodhet në në një nivel prej 5900 gradë Celsius. Një veçori tjetër është shkalla e ulët e avullimit. Është i ulët edhe në kushtet e temperaturës prej 2000 gradë Celsius. Për sa i përket përçueshmërisë elektrike, ky metal është 3 herë më i lartë se një aliazh kaq i zakonshëm si bakri.

Faktorët që kufizojnë përdorimin e tungstenit

Ekzistojnë një numër faktorësh që kufizojnë përdorimin e këtij materiali:

• densitet i lartë;
• tendencë e konsiderueshme për t'u bërë i brishtë në temperatura të ulëta;
• rezistencë e ulët ndaj oksidimit.

Në pamje, tungsten i ngjan çelikut të rregullt. Aplikimi kryesor i tij lidhet kryesisht me prodhimin e lidhjeve me karakteristika të forta të larta. Ky metal mund të përpunohet, por vetëm nëse është ngrohur paraprakisht. Në varësi të llojit të trajtimit të zgjedhur, ngrohja kryhet në një temperaturë të caktuar. Për shembull, nëse detyra është të farkëtoni shufra nga tungsteni, atëherë pjesa e punës duhet të nxehet paraprakisht në një temperaturë prej 1450-1500 gradë Celsius.

Për 100 vjet, tungsteni nuk u përdor për qëllime industriale. Përdorimi i tij në prodhimin e pajisjeve të ndryshme ishte i kufizuar nga pika e lartë e shkrirjes.

Fillimi i përdorimit të tij industrial daton në 1856, kur u përdor për herë të parë për lidhjen e klasave të veglave të çelikut. Gjatë prodhimit të tyre, përbërjes iu shtua tungsten me një pjesë totale deri në 5%. Prania e këtij metali në çelik bëri të mundur rritjen e shpejtësisë së prerjes në torno nga 5 deri në 8 m në minutë.

Zhvillimi i industrisë në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të karakterizohet nga zhvillimi aktiv i industrisë së prodhimit të mjeteve të makinerisë. Kërkesa për pajisje po rritej vazhdimisht çdo vit, gjë që kërkonte që ndërtuesit e makinerive të merrnin karakteristika të cilësisë së lartë të makinerive dhe përveç kësaj, të rrisnin shpejtësinë e funksionimit të tyre. Shtysa e parë për rritjen e shpejtësisë së prerjes ishte përdorimi i tungstenit.

Tashmë në fillim të shekullit të 20-të, shpejtësia e prerjes u rrit deri në 35 metra në minutë. Kjo u arrit duke lidhur çelikun jo vetëm me tungsten, por edhe me elementë të tjerë:

• molibden;
• krom;
• vanadium

Më pas, shpejtësia e prerjes në makina u rrit në 60 metra në minutë. Por, pavarësisht treguesve kaq të lartë, ekspertët e kuptuan se ekzistonte një mundësi për të përmirësuar këtë karakteristikë. Ekspertët nuk menduan për një kohë të gjatë se cilën metodë të zgjidhnin për të rritur shpejtësinë e prerjes. Ata iu drejtuan përdorimit të tungstenit, por në formën e karbiteve në lidhje me metalet e tjera dhe llojet e tyre. Aktualisht, shpejtësia e prerjes së metaleve në veglat e makinës është 2000 metra në minutë.

Si çdo material, tungsteni ka vetitë e veta të veçanta, falë të cilave hyn në grupin e metaleve strategjike. Ne kemi thënë tashmë më lart se një nga avantazhet e këtij metali është refraktariteti i tij i lartë. Falë kësaj vetie, materiali mund të përdoret për të bërë filamente inkandeshente.

Pika e shkrirjes së saj është në 2500 gradë Celsius. Por vetitë pozitive të këtij materiali nuk kufizohen vetëm në këtë cilësi. Ka edhe avantazhe të tjera që duhen përmendur. Një prej tyre është forca e lartë, e demonstruar në temperatura normale dhe të ngritura. Për shembull, kur hekuri dhe lidhjet e bëra prej tij nxehen në një temperaturë prej 800 gradë Celsius, forca zvogëlohet me 20 herë. Në të njëjtat kushte, forca e tungstenit zvogëlohet vetëm tre herë. Në 1500 gradë Celsius, forca e hekurit praktikisht reduktohet në zero, por për tungstenin është në nivelin e hekurit në temperatura të zakonshme.

Sot, 80% e prodhimit botëror të tungstenit përdoret kryesisht në prodhimin e çelikut me cilësi të lartë. Më shumë se gjysma e klasave të çelikut të përdorura nga ndërmarrjet e ndërtimit të makinerive përmbajnë tungsten. Ata i përdorin ato si material kryesor për pjesët e turbinës, kuti ingranazhesh, dhe gjithashtu përdorin materiale të tilla për prodhimin e makinave kompresor. Boshtet, ingranazhet dhe një rotor i ngurtë i falsifikuar janë bërë nga çeliqe inxhinierike që përmbajnë tungsten.

Përveç kësaj, ato përdoren për prodhimin e boshteve me gunga dhe shufrave lidhës. Shtimi në përbërjen e çelikut inxhinierik, përveç tungstenit dhe elementëve të tjerë aliazh, rrit fortësinë e tyre. Përveç kësaj, është e mundur të merret një strukturë me grimca të imta. Së bashku me këtë, karakteristika të tilla si fortësia dhe forca rriten në çeliqet inxhinierike të prodhuara.

Në prodhimin e lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë, përdorimi i tungstenit është një nga parakushtet. Nevoja për të përdorur këtë metal të veçantë është për faktin se është i vetmi që është në gjendje të përballojë ngarkesa të konsiderueshme në kushte të temperaturave të larta që tejkalojnë vlerën e shkrirjes së hekurit. Tungsteni dhe komponimet e bazuara në këtë metal janë shumë të qëndrueshme dhe kanë elasticitet të mirë. Në këtë drejtim, ato janë superiore ndaj metaleve të tjera të përfshira në grupin e materialeve zjarrduruese.

Kundër

Megjithatë, duke renditur avantazhet e tungstenit, nuk mund të mos vihet re disavantazhet e natyrshme në këtë material.

Tungsteni, i cili prodhohet aktualisht, përmban 2% torium. Kjo aliazh quhet tungsten i thoriated. Është karakteristikë për të rezistencë në tërheqje 70 MPa në një temperaturë prej 2420 gradë Celsius. Megjithëse vlera e këtij treguesi është e ulët, vërejmë se vetëm 5 metale, së bashku me tungstenin, nuk e ndryshojnë gjendjen e tyre të ngurtë në këtë temperaturë.

Ky grup përfshin molibdenin, i cili ka një pikë shkrirjeje prej 2625 gradë. Një metal tjetër është teknetiumi. Sidoqoftë, lidhjet e bazuara në të nuk ka gjasa të prodhohen në të ardhmen e afërt. Reniumi dhe tantali nuk kanë forcë të lartë në këto kushte të temperaturës. Prandaj, tungsteni është i vetmi material që është në gjendje të sigurojë forcë të mjaftueshme në ngarkesa me temperaturë të lartë. Për shkak të faktit se është një nga produktet e pakta, nëse ekziston mundësia për ta zëvendësuar atë, atëherë prodhuesit përdorin një alternativë për të.

Sidoqoftë, në prodhimin e përbërësve individualë nuk ka materiale që mund të zëvendësojnë plotësisht tungstenin. Për shembull, në prodhimin e fijeve inkandeshente të llambave elektrike dhe anodave të llambave me hark DC, përdoret vetëm tungsteni, pasi thjesht nuk ka zëvendësues të përshtatshëm. Përdoret gjithashtu në prodhimin e elektrodave për saldimin me hark argon dhe atomiko-hidrogjen. Gjithashtu, duke përdorur këtë material, bëhet një element ngrohës, i përdorur në kushte 2000 gradë Celsius.

Aplikimi

Tungsteni dhe lidhjet e bëra në bazë të tij përdoren gjerësisht në industri të ndryshme. Ato përdoren në prodhimin e motorëve të avionëve, të përdorur në fushën e raketave, si dhe për prodhimin e teknologjisë hapësinore. Në këto zona, grykat e avionit dhe futjet e seksioneve kritike në motorët e raketave bëhen duke përdorur këto lidhje. Për më tepër, materiale të tilla përdoren si materiale bazë për prodhimin e lidhjeve të raketave.

Prodhimi i lidhjeve nga ky metal ka një veçori, e cila lidhet me refraktaritetin e këtij materiali. Në temperatura të larta, shumë metale ndryshojnë gjendjen e tyre dhe shndërrohen në gazra ose lëngje shumë të paqëndrueshme. Prandaj, për të prodhuar lidhje që përmbajnë tungsten, përdoren metodat e metalurgjisë së pluhurit.

Metoda të tilla përfshijnë shtypjen e një përzierje pluhurash metalikë, sinterizimin e mëvonshëm dhe nënshtrimin e mëtejshëm të tyre ndaj shkrirjes me hark, të kryer në furrat me elektrodë. Në disa raste, pluhuri i sinterizuar i tungstenit është i ngopur gjithashtu me një zgjidhje të lëngshme të ndonjë metali tjetër. Kështu, përftohen pseudo-aliazhe të tungstenit, bakrit dhe argjendit, të përdorura për kontakte në instalimet elektrike. Krahasuar me ato të bakrit, qëndrueshmëria e produkteve të tilla është 6-8 herë më e lartë.

Ky metal dhe lidhjet e tij kanë perspektiva të mëdha për zgjerimin e mëtejshëm të fushës së aplikimit. Para së gjithash, duhet të theksohet se, ndryshe nga nikeli, këto materiale mund të punojnë në kufijtë "të zjarrtë". Përdorimi i produkteve të tungstenit në vend të nikelit çon në rritjen e parametrave të funksionimit të termocentraleve. Dhe kjo çon në rritjen e efikasitetit të pajisjeve. Përveç kësaj, produktet me bazë tungsteni mund t'i rezistojnë lehtësisht mjediseve të vështira. Kështu, mund të themi me besim se tungsteni do të vazhdojë të udhëheqë grupin e materialeve të tilla në të ardhmen e afërt.

Tungsteni gjithashtu kontribuoi në procesin e përmirësimit të llambës elektrike inkandeshente. Përpara periudhës 1898, këto pajisje ndriçimi elektrike përdornin fije karboni.

• ishte e lehtë për t'u bërë;
• prodhimi i tij ishte i lirë.

Disavantazhi i vetëm i filamentit të karbonit ishte ai jeta e shërbimit ajo kishte një të vogël. Pas vitit 1898, filamenti i karbonit i llambave kishte një konkurrent në formën e osmiumit. Që nga viti 1903, tantali është përdorur për prodhimin e llambave elektrike. Sidoqoftë, tashmë në 1906, tungsteni zëvendësoi këto materiale dhe filloi të përdoret për prodhimin e fijeve për llambat inkandeshente. Përdoret edhe sot në prodhimin e llambave moderne.

Për t'i siguruar këtij materiali rezistencë të lartë ndaj nxehtësisë, një shtresë reniumi dhe toriumi aplikohet në sipërfaqen e metalit. Në disa raste, filamenti i tungstenit bëhet me shtimin e reniumit. Kjo për faktin se në temperatura të larta ky metal fillon të avullojë, dhe kjo çon në faktin se filli i bërë nga ky material bëhet më i hollë. Shtimi i reniumit në përbërje redukton efektin e avullimit me 5 herë.

Në ditët e sotme, tungsteni përdoret në mënyrë aktive jo vetëm në prodhimin e pajisjeve elektrike, por edhe produkte të ndryshme ushtarako-industriale. Shtimi i tij në çelikun e armëve siguron efikasitet të lartë për materialet e këtij lloji. Për më tepër, kjo ju lejon të përmirësoni karakteristikat e mbrojtjes së armaturës, si dhe t'i bëni më efektive predha depërtuese.

konkluzioni

Tungsteni është një nga materialet më të njohura të përdorura në metalurgji. Shtimi i tij në përbërjen e çeliqeve të prodhuar përmirëson karakteristikat e tyre. Ato bëhen më rezistente ndaj stresit termik dhe për më tepër rritet pika e shkrirjes, e cila është veçanërisht e rëndësishme për produktet e përdorura në kushte ekstreme. në temperatura të larta. Përdorimi në prodhimin e pajisjeve, produkteve dhe elementeve të ndryshme, montimeve të bëra nga ky metal ose lidhjeve të bazuara në të mund të përmirësojë karakteristikat e pajisjeve dhe të rrisë efikasitetin e funksionimit të tyre.

Kimia

Elementi nr. 74, tungsteni zakonisht klasifikohet si një metal i rrallë: përmbajtja e tij në koren e tokës vlerësohet në 0,0055%; nuk gjendet në ujin e detit dhe nuk mund të zbulohej në spektrin diellor. Sidoqoftë, për sa i përket popullaritetit, ai mund të konkurrojë me shumë metale aspak të rralla, dhe mineralet e tij ishin të njohura shumë kohë përpara zbulimit të vetë elementit. Pra, në shekullin e 17-të. në shumë vende evropiane ata e njihnin "tungstenin" dhe "tungstenin" - ky ishte emri atëherë për mineralet më të zakonshme të tungstenit - wolframite dhe scheelite. Një elementare tungsteni u zbulua në çerekun e fundit të shekullit të 18-të.

Ore tungsteni

Shumë shpejt ky metal fitoi rëndësi praktike - si një aditiv aliazh. Dhe pas Ekspozitës Botërore të vitit 1900 në Paris, në të cilën u demonstruan mostra të çelikut të tungstenit me shpejtësi të lartë, elementi nr. 74 filloi të përdoret nga metalurgët në të gjitha vendet pak a shumë të industrializuara. Tipari kryesor i tungstenit si një aditiv aliazh është se ai i jep rezistencë të kuqe çelikut - i lejon atij të ruajë fortësinë dhe forcën në temperatura të larta. Për më tepër, kur ftohen në ajër (pas ekspozimit në temperatura afër nxehtësisë së kuqe), shumica e çeliqeve humbasin fortësinë e tyre. Por ato tungsten jo.
Mjeti i bërë prej çeliku tungsteni i reziston shpejtësive të mëdha të proceseve më intensive të përpunimit të metaleve. Shpejtësia e prerjes së një mjeti të tillë matet në dhjetëra metra në sekondë.
Çeliqet moderne me shpejtësi të lartë përmbajnë deri në 18% tungsten (ose tungsten me molibden), 2-7% krom dhe një sasi të vogël kobalti. Ata ruajnë fortësinë në 700-800°C, ndërsa çeliku i zakonshëm fillon të zbutet kur nxehet në vetëm 200°C. "Stelitët" - lidhjet - kanë fortësi edhe më të madhe
tungsteni dhe me krom dhe kobalt (pa hekur) dhe veçanërisht karbidet e tungstenit - komponimet e tij me karbonin. Lidhja "e dukshme" (karabit tungsteni, 5-15% kobalt dhe një përzierje e vogël e karbitit të titanit) është 1,3 herë më e fortë se çeliku i zakonshëm i tungstenit dhe ruan fortësinë deri në 1000-1100 ° C. Prerëset nga kjo aliazh mund të priten në minutë deri në 1500-2000 m tallash hekuri. Ata mund të përpunojnë shpejt dhe me saktësi materialet "kapriçioze": bronzi dhe porcelani, qelqi dhe eboniti; Në të njëjtën kohë, vetë mjeti konsumohet shumë pak.
Në fillim të shekullit të 20-të. Filamenti i tungstenit filloi të përdoret në llamba: lejon që nxehtësia të rritet në 2200 ° C dhe ka një efikasitet të lartë ndriçues. Dhe në këtë kapacitet, tungsteni është absolutisht i domosdoshëm edhe sot e kësaj dite. Natyrisht, kjo është arsyeja pse llamba elektrike quhet "sy tungsteni" në një këngë popullore.

Mineralet dhe xehet e tungstenit

Tungsteni gjendet në natyrë kryesisht në formën e komponimeve komplekse të oksiduara të formuara nga trioksidi i tungstenit WO 3 dhe oksidet e hekurit dhe manganit ose kalciumit, dhe nganjëherë plumbi, bakri, toriumi dhe elementët e tokës së rrallë. Minerali më i zakonshëm, wolframiti, është një zgjidhje e ngurtë e tungstateve (kripërave të acidit tungstik) të hekurit dhe manganit (mFeW0 4 *nMnW0 4). Kjo zgjidhje është kristale të rënda dhe të forta me ngjyrë kafe ose të zezë, në varësi të përbërjes që mbizotëron në përbërjen e tyre. Nëse ka më shumë pobnerit (përbërje mangani), kristalet janë të zeza, por nëse mbizotëron ferberiti që përmban hekur, ato janë kafe. Wolframiti është paramagnetik dhe e përcjell mirë elektricitetin.
Ndër mineralet e tjera të tungstenit, skeeliti, tungstati i kalciumit CaW04, është i një rëndësie industriale. Formon kristale të shndritshme, të ngjashme me qelqin, që janë të verdhë të lehtë, ndonjëherë pothuajse të bardhë. Scheelite është jo magnetik, por ka një veçori tjetër karakteristike - aftësinë për të ndriçuar. Kur ndriçohet me rreze ultravjollcë, ajo fluorescon blu e ndritshme në errësirë. Përzierja e molibdenit ndryshon ngjyrën e shkëlqimit të skeelitit: bëhet blu e zbehtë, dhe ndonjëherë edhe krem. Kjo veti e skeelitit, e përdorur në kërkimin gjeologjik, shërben si një veçori kërkimi për zbulimin e depozitave minerale.
Depozitat e xeheve të tungstenit janë teologjikisht të lidhura me zonat e shpërndarjes së granitit. Depozitat më të mëdha të huaja të wolframite dhe scheelite ndodhen në Kinë, Burma, SHBA, Bolivi dhe Portugali. Vendi ynë ka gjithashtu rezerva të konsiderueshme të mineraleve të tungstenit, depozitat e tyre kryesore ndodhen në Urale, Kaukaz dhe Transbaikalia.
Kristalet e mëdha të wolframite ose scheelite janë shumë të rralla. Në mënyrë tipike, mineralet e tungstenit shpërndahen vetëm në shkëmbinjtë e lashtë të granitit - përqendrimi mesatar i tungstenit përfundon të jetë 1-2% në rastin më të mirë. Prandaj, është shumë e vështirë të nxirret tungsteni nga xehet.

Si përftohet tungsteni?

Faza e parë është pasurimi i xehes, duke ndarë komponentët e vlefshëm nga masa kryesore - shkëmbinjtë e mbeturinave. Metodat e pasurimit janë të zakonshme për mineralet dhe metalet e rënda: bluarja dhe notimi me operacione të mëvonshme - ndarja magnetike (për mineralet e tungstenit) dhe pjekja oksiduese.
Koncentrati që rezulton më së shpeshti përzihet me një tepricë sode për të kthyer tungstenin në një përbërje të tretshme - tungstat natriumi. Një metodë tjetër e përftimit të kësaj lënde është shpëlarja; tungsteni nxirret me një solucion sode nën presion dhe në temperatura të larta (procesi zhvillohet në një autoklave), i ndjekur nga neutralizimi dhe reshjet në formën e skeelitit artificial, pra tungstatit të kalciumit. Dëshira për të marrë tungstat shpjegohet me faktin se është relativisht e thjeshtë për t'u prodhuar, në vetëm dy faza:
CaW0 4 → H 2 W0 4 ose (NH 4) 2 W0 4 → WO 3, oksidi i tungstenit i pastruar nga shumica e papastërtive mund të izolohet.
Ekziston një mënyrë tjetër për të marrë oksid tungsteni - përmes klorureve. Koncentrati i tungstenit trajtohet me gaz klor në temperatura të ngritura. Kloruret e tungstenit që rezultojnë ndahen lehtësisht nga kloruret e metaleve të tjera me sublimim, duke përdorur ndryshimin e temperaturës në të cilën këto substanca shndërrohen në një gjendje avulli. Kloruret e tungstenit që rezultojnë mund të shndërrohen në oksid, ose ato mund të përpunohen drejtpërdrejt në metal elementar.

Vetitë kryesore

Tungsteni ndryshon nga të gjitha metalet e tjera në peshën, ngurtësinë dhe rezistencën e tij të veçantë. Shprehja "I rëndë si plumbi" është njohur prej kohësh. Do të ishte më e saktë të thuhej: "I rëndë si tungsteni". Dendësia e tungstenit është pothuajse dyfishi i plumbit, më saktë - 1.7 herë. Në të njëjtën kohë, masa e tij atomike është pak më e ulët: 184 kundrejt 207.

Aktiviteti kimik

Tungsteni natyror përbëhet nga pesë izotope të qëndrueshme me numra masiv nga 180 deri në 186. Përveç kësaj, në reaktorët bërthamorë, si rezultat i reaksioneve të ndryshme bërthamore, formohen 8 izotopë të tjerë radioaktivë të tungstenit me numra masiv nga 176 në 188; të gjithë ata janë relativisht jetëshkurtër: gjysma e jetës së tyre varion nga disa orë në disa muaj.
Shtatëdhjetë e katër elektronet e atomit të tungstenit janë të rregulluar rreth bërthamës në atë mënyrë që gjashtë prej tyre janë në orbitat e jashtme dhe mund të ndahen relativisht lehtë. Prandaj, valenca maksimale e tungstenit është gjashtë. Sidoqoftë, struktura e këtyre orbitave të jashtme është e veçantë - ato përbëhen nga dy "nivele": katër elektrone i përkasin nivelit të parafundit -d, i cili është kështu më pak se gjysma e mbushur. (Numri i elektroneve në një nivel të mbushur d dihet se është dhjetë.) Këto katër elektrone (qartësisht të paçiftëzuara) mund të formojnë lehtësisht një lidhje kimike. Sa i përket dy elektroneve "më të jashtme", është mjaft e lehtë t'i shkulësh ato.
Janë tiparet strukturore të shtresës elektronike që shpjegojnë aktivitetin e lartë kimik të tungstenit. Në komponimet nuk është vetëm gjashtëvalent, por edhe penta-, tetra-, tri-, bi- dhe zero-valent. (Vetëm përbërjet e tungstenit njëvalent janë të panjohura).
Aktiviteti i tungstenit manifestohet në faktin se ai reagon me shumicën dërrmuese të elementeve, duke formuar shumë komponime të thjeshta dhe komplekse. Edhe në lidhjet, tungsteni është shpesh i lidhur kimikisht. Dhe ndërvepron me oksigjenin dhe agjentët e tjerë oksidues më lehtë se shumica e metaleve të rënda.
Reagimi i tungstenit me oksigjen ndodh kur nxehet, veçanërisht lehtësisht në prani të avullit të ujit. Nëse tungsteni nxehet në ajër, atëherë në 400-500 ° C formohet një oksid më i ulët W0 2 i qëndrueshëm në sipërfaqen e metalit; e gjithë sipërfaqja është e mbuluar me një film kafe. Në një temperaturë më të lartë, së pari merret oksidi i ndërmjetëm blu W 4 O 11, dhe më pas trioksidi i tungstenit me ngjyrë të verdhë limoni W0 3, i cili sublimohet në 923 ° C.

aliazhet

Tungsteni formon lidhje me pothuajse të gjitha metalet, por marrja e tyre nuk është aq e lehtë. Fakti është se metodat e bashkimit të pranuara përgjithësisht janë, si rregull, të pazbatueshme në këtë rast. Në pikën e shkrirjes së tungstenit, shumica e metaleve të tjera tashmë janë shndërruar në gazra ose lëngje shumë të paqëndrueshme. Prandaj, lidhjet që përmbajnë tungsten zakonisht prodhohen me metoda të metalurgjisë pluhur.
Për të shmangur oksidimin, të gjitha operacionet kryhen në vakum ose në një atmosferë argon. Është bërë kështu. Së pari, përzierja e pluhurave metalike shtypet, më pas sinterohet dhe i nënshtrohet shkrirjes me hark në furrat elektrike. Ndonjëherë një pluhur tungsteni shtypet dhe shkrihet, dhe pjesa e punës poroze e përftuar në këtë mënyrë ngopet me një shkrirje të lëngshme të një metali tjetër: fitohen të ashtuquajturat pseudoaliazhe. Kjo metodë përdoret kur është e nevojshme të merret një aliazh tungsteni me bakër dhe argjend.

Tungsteniështë një metal i zbehtë argjendi me pikën më të lartë të shkrirjes nga çdo metal i pastër.

I njohur edhe si Tungsten, nga i cili elementi merr simbolin e tij, W, tungsteni është më rezistent ndaj grisjes se diamanti dhe shumë më i fortë se çeliku. Janë vetitë unike të metaleve zjarrdurues - forca dhe aftësia e tij për t'i bërë ballë temperaturave të larta - që e bëjnë atë ideal për shumë aplikime komerciale dhe industriale.

Tungsteni nxirret kryesisht nga dy lloje mineralesh: wolframite dhe scheelite. Megjithatë, riciklimi i tungstenit përbën gjithashtu rreth 30% të furnizimit global. Kina është prodhuesi më i madh në botë i metalit, duke siguruar më shumë se 80% të furnizimit botëror.

Pas përpunimit dhe ndarjes së mineralit të tungstenit, prodhohet forma kimike, paratungstati i amonit (APT). APT mund të nxehet me hidrogjen për të formuar oksid tungsteni ose të reagojë me karbonin në temperatura mbi 1925 °F (1050 °C) për të prodhuar metal tungsteni.

Aplikimet:

Përdorimi kryesor i tungstenit për më shumë se 100 vjet ishte si filament i llambave inkandeshente. I bërë në sasi të vogla të silikatit të aluminit të kaliumit, pluhuri i tungstenit shkrihet në temperatura të larta për të krijuar filamentin e telit që është në qendër të llambave që ndriçojnë miliona shtëpi në mbarë botën.

Falë aftësisë së tungstenit për të ruajtur formën e tij në temperatura të larta, fijet e tungstenit tani përdoren gjithashtu në një sërë aplikimesh shtëpiake, duke përfshirë llambat, dritat e vëmendjes, elementët ngrohës në furrat elektrike, furrat me mikrovalë, tubat me rreze X dhe tubat e rrezeve katodë (CRTs ) në monitorët e kompjuterëve dhe televizorët.

Toleranca e metalit ndaj nxehtësisë intensive e bën atë gjithashtu ideal për termoçiftet dhe kontaktet elektrike në furrat me hark elektrik dhe pajisjet e saldimit. Aplikimet që kërkojnë masë ose peshë të përqendruar, të tilla si kundërpeshat, peshat e peshkimit dhe shigjetat, shpesh përdorin tungsten për shkak të densitetit të tij.

Karbidi i tungstenit:

Karbidi i tungstenit krijohet ose duke kombinuar një atom tungsteni me një atom karboni (i përfaqësuar nga simboli kimik WC) ose dy atome tungsteni me një atom karboni (W2C). Kjo bëhet duke ngrohur pluhurin e tungstenit me karbon në temperatura që variojnë nga 2550 °F deri në 2900 °F (1400 °C deri në 1600 °C) në një rrjedhë gazi hidrogjeni.

Sipas shkallës së fortësisë Moh (një masë e aftësisë së një materiali për të gërvishtur një tjetër), karabit tungsteni ka një fortësi prej 9.5, vetëm pak më të ulët se diamanti. Për këtë arsye, ky përbërës i ngurtë sinterohet, një proces që kërkon shtypjen dhe ngrohjen e një kallëpi pluhuri në temperatura të larta për të prodhuar produkte të përdorura në përpunimin dhe prerjen. Kjo rezulton në materiale që mund të funksionojnë në kushte të temperaturës dhe stresit të lartë, të tilla si stërvitjet, veglat e rrotullimit, prerëset dhe municionet depërtuese të blindave.

Karbidi i çimentuar prodhohet duke përdorur një kombinim të karbitit të tungstenit dhe pluhurit të kobaltit dhe përdoret për të bërë mjete rezistente ndaj konsumit, si ato të përdorura në industrinë e minierave.

Makina e shpimit të tunelit e përdorur për të gërmuar tunelin e kanalit që lidh Britaninë e Madhe me Evropën ishte në fakt e pajisur me pothuajse 100 majë karabit të çimentuar.

Lidhjet e tungstenit:

Metali tungsten mund të kombinohet me metale të tjera për të rritur forcën dhe rezistencën e tyre ndaj konsumit dhe korrozionit. Lidhjet e çelikut shpesh përmbajnë tungsten për këto veti të dobishme. Shumë çeliqe me shpejtësi të lartë të përdorura në veglat prerëse dhe të përpunimit të tilla si tehet e sharrës përmbajnë rreth 18 përqind tungsten.

Lidhjet e çelikut tungsten përdoren gjithashtu në prodhimin e grykave të motorit të raketave, të cilat duhet të kenë veti të larta rezistente ndaj nxehtësisë. Lidhjet e tjera të tungstenit përfshijnë Stellite (kobalt, krom dhe tungsten), i cili përdoret në kushineta dhe pistona për qëndrueshmërinë e tij dhe rezistencën ndaj konsumit, dhe Hevimet, i cili prodhohet nga sinterizimi i pluhurit të aliazhit të tungstenit dhe përdoret në municione, fuçi shigjetash dhe shkopinj golfi. .

Superlidhjet e kobaltit, hekurit ose nikelit, së bashku me tungstenin, mund të përdoren për të bërë fletë turbinash për avionë.