التنغستن (ولفرام): خصائص وإنتاج وتطبيقات وسبائك

ما هو التنغستن؟

Tungsten هو معدن بلون فضي باهت مع أعلى نقطة انصهار لأي معدن نقي.

المعروف أيضا باسم Wolfram ، الذي يأخذ العنصر رمزه ، W ، التنغستن أكثر مقاومة للكسر من الماس وأصعب بكثير من الفولاذ. إنها الخصائص الفريدة للمعادن الحرارية - قوتها وقدرتها على تحمل درجات الحرارة المرتفعة - التي تجعلها مثالية للعديد من التطبيقات التجارية والصناعية.

الخصائص:

• الرمز الذري: W
• الرقم الذري: 74
• فئة العنصر: المعادن الانتقالية
• الكثافة: 19.24 جم / سم ³
• نقطة الانصهار: 6192 درجة فهرنهايت (3422 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 10031 درجة فهرنهايت (5555 درجة مئوية)
• صلابة محمد: 7.5

إنتاج:

يتم استخراج التنجستن في المقام الأول من نوعين من المعادن ، والولفراميت ، والسليديت. ومع ذلك ، فإن إعادة تدوير التنغستن تمثل أيضا حوالي 30 ٪ من الإمدادات العالمية. الصين هي أكبر منتج في العالم لهذا المعدن ، وتوفر أكثر من 80 ٪ من الإمدادات العالمية.

بمجرد معالجة خام التنغستن وفصله ، يتم إنتاج الشكل الكيميائي ، paratungstate الأمونيوم (APT). يمكن تسخين APT مع الهيدروجين لتشكيل أكسيد التنغستن أو سوف تتفاعل مع الكربون عند درجات حرارة أعلى من 1925 درجة فهرنهايت (1050 درجة مئوية) لإنتاج معدن التنغستن.

التطبيقات:

كان تطبيق Tungsten الأساسي لأكثر من 100 عام بمثابة خيوط في المصابيح الكهربائية المتوهجة. مخدر مع كميات صغيرة من سيليكات البوتاسيوم والألمنيوم ، مسحوق التلبيد يتلوى في درجة حرارة عالية لإنتاج خيوط الأسلاك التي هي في مركز المصابيح الكهربائية التي تضيء ملايين المنازل في جميع أنحاء العالم.

نظرا لقدرة التنغستن على الحفاظ على شكلها في درجات الحرارة المرتفعة ، تستخدم الآن خيوط التنغستن في مجموعة متنوعة من التطبيقات المنزلية ، بما في ذلك المصابيح والأضواء الكاشفة وعناصر التسخين في الأفران الكهربائية وأفران الميكروويف وأنابيب الأشعة السينية وأنابيب أشعة الكاثود (CRTs) ) في شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون.

كما أن تحمل المعدن للحرارة الشديدة يجعله مثالياً للمزدوجات الحرارية والاتصالات الكهربائية في أفران القوس الكهربائي ومعدات اللحام. التطبيقات التي تتطلب كتلة مركزة ، أو الوزن ، مثل أثقال الموازنة ، ومغالطات الصيد ، والسهام غالباً ما تستخدم التنجستن بسبب كثافته.

كربيد التنغستن:

وينتج كربيد التنغستن إما عن طريق ربط ذرة تنجستن واحدة بذرة كربون مفردة (ممثلة بالرمز الكيميائي WC) أو ذرتين من التنغستن بذرة كربون واحدة (W2C). يتم ذلك عن طريق تسخين مسحوق التنغستن بالكربون عند درجات حرارة تتراوح بين 2550 درجة فهرنهايت إلى 2900 درجة فهرنهايت (1400 درجة مئوية إلى 1600 درجة مئوية) في تيار من غاز الهيدروجين.

وفقا لمقياس صلابة محمد (مقياس لقدرة مادة واحدة على خدش آخر) ، كربيد التنغستن لديه صلابة من 9.5 ، أقل قليلا من الماس. لهذا السبب ، يتم تلبيد هذا المركب الصلب ، وهي عملية تتطلب الضغط وتسخين شكل المسحوق في درجات حرارة عالية ، لجعل المنتجات المستخدمة في القطع والقطع. والنتيجة هي المواد التي يمكن أن تعمل في ظروف ارتفاع درجة الحرارة والضغط ، مثل بت الحفر وأدوات المخرطة وقواطع الطحن والذخيرة خارقة للدروع.

يتم إنتاج كربيد الأسمنت باستخدام مزيج من كربيد التنغستن ومسحوق الكوبالت ، ويستخدم لتصنيع أدوات مقاومة للتآكل ، مثل تلك المستخدمة في صناعة التعدين.

في الواقع ، تم تجهيز آلة حفر الأنفاق التي استخدمت لحفر نفق القنال الذي يربط بريطانيا بأوروبا مع ما يقرب من 100 طرف من كربيد.

سبائك التنغستن:

يمكن دمج معدن التنغستن مع المعادن الأخرى لزيادة قوتها ومقاومتها للتآكل والتآكل . سبائك الصلب غالبا ما تحتوي على التنغستن لهذه الخصائص المفيدة. يحتوي العديد من الفولاذ عالي السرعة - الذي يستخدم في أدوات القطع والتشغيل الميكانيكي مثل شفرات المنشار - على حوالي 18 في المائة من التنغستن.

كما تستخدم سبائك الفولاذ التنجستن في إنتاج فوهات محرك الصاروخ ، والتي يجب أن يكون لها خصائص مقاومة للحرارة العالية. تشمل سبائك التنجستين الأخرى Stellite (الكوبالت والكروم والتنجستين) ، والتي تستخدم في المحامل والمكابس نظرًا لمتانتها ومقاومتها للتآكل ، و Hevimet ، والتي يتم تصنيعها عن طريق تلبيد مسحوق سبائك التنغستن ويستخدم في الذخيرة وبراميل السهام ونوادي الجولف.

يمكن استخدام السبائك الفائقة المصنوعة من الكوبالت والحديد والنيكل ، إلى جانب التنجستين ، لإنتاج شفرات التوربين للطائرات.