攀時小百科——鎢

2021-02-23 Plansee攀時高性能材料

,元素符號W,原子序數74,世界上熔點最高的金屬單質,熔點高達3422℃,20℃時密度19.25g/cm3。

鎢的發現可以追溯到17世紀,當時,德國薩克森州厄爾士山脈的礦工注意到,有些礦石會干擾錫石的還原,並產生礦渣,礦工給這些礦石起了一些德國綽號:"wolfert"。1758年,瑞典礦物學家克朗斯泰特發現一種礦物,他將其稱為"Tungsten",在瑞典語裡意為"重石",「Tungsten」這個鎢的英文名字沿用至今。

難熔金屬


一般熔點高於1650℃並有一定儲量的金屬稱為難熔金屬。典型的難熔金屬有鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯和鈦。鎢最重要的優點是有良好的高溫強度。但是,它同時也具有塑性-脆性轉變溫度較高,在室溫下難以塑性加工的缺點。

稀有金屬

稀有金屬通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬。鎢是一種分布較廣泛的元素,幾乎遍見於各類巖石中,但含量較低。鎢在地殼中的含量為0.001%,在花崗巖中含量平均為1.5×10-6,這種特點導致其提取難度非常大,通常只能用有機溶劑萃取法及離子交換法分離提取。


戰略金屬

眾所周知,稀有金屬是國家的重要戰略資源,而鎢是典型的稀有金屬,具有極為重要的用途。它是當代高科技新材料的重要組成部分,各種電子光學材料、硬質合金、功能材料等均需使用獨特性能的鎢。用量雖說不大,但至關重要,缺它不可。中國在以鎢為代表的稀有金屬方面採取限制開採和限制出口的措施導致了中國與美國、歐盟的糾紛不斷,由此可見,鎢的戰略意義非同一般。

1879年,愛迪生發明了白熾燈,但美中不足的是,碳化纖維燈絲髮光效率不高,壽命不長,僅能持續14小時的壽命。

1911年,柯立芝發明了鎢燈絲。他是在元素周期表中尋找突破口的,鎢不是他的第一個目標,不過很快他就鎖定了鎢。由於鎢材料耐高溫(熔點3422℃),並且具有極低的蒸氣壓,因此可以用於提高燈泡的亮度和壽命。不過,要把純鎢製成燈絲並不是一件容易的事。柯立芝採用粉末冶金工藝和加入摻雜劑的方法,成功馴服了這個「叛逆」的金屬。從此鎢燈絲走進了千家萬戶,照亮了世界近一個世紀。

中國是世界上鎢礦資源最豐富的國家,已探明礦產地有252處,分布於23個省(區),其產量居世界首位。美國地質調查局(USGS)礦產品概要,2020年數據顯示,截至2019年末,世界鎢資源儲量約320萬噸,其中,中國鎢儲量190萬噸,系世界最大鎢資源國;俄羅斯鎢儲量24萬噸,位居第二;其次是越南(9.5萬噸),位居第三。

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