鎢、鉬材料的用途及應用領域
發布時間:
2024/07/31 15:52
從20世紀開始,一些從前找不到用途的化學元素,在工業中開始起重要作用,這些化學元素統稱為稀有元素或稀有金屬。大多數稀有金屬是在18世紀末和19世紀初才被發現,所以在工業上的應用比其他常用金屬要遲,但是,目前稀有金屬中的許多金屬,早已成為現代工業技術中普遍使用的金屬。
在門捷列夫元素周期系第Ⅵ族副族中的鎢(W)、鉬(Mo)以及其合金材料都是稀有高熔點金屬材料,鎢、鉬因其特有的高熔點、良好的導電導熱性及優越的抗蝕性和抗射線能力,作為舟皿、隔熱屏、高溫爐結構件、射線靶等,廣泛應用于電子、醫療、玻璃、鋼鐵冶金等行業中。
*錫比里亞稀有金屬礦床
01 鎢、鉬在我國的儲藏量
在中國被探明的稀有金屬資源豐富,規模龐大。許多稀有金屬的儲藏量占世界第一位,其中鉬、鎢等礦產資源更是豐富。據統計,截止2020年中國鎢埋藏量就已達到222萬噸、鉬埋藏量約373萬噸。
我國鉬儲量豐富且分布廣泛,相對集中在河南、吉林、貴州、陜西、湖南5省。鎢資源相對集中在江西、河南、湖南、福建4省。近年來,中國鎢業的采礦、冶煉、加工及貿易企業逐漸集團化。
鉬、鎢等稀有金屬資源在中國的分布區域性很大.正面臨巨大的需求和資源減少的危機,必然要加大探礦力度及減少浪費。同時在生產方面,要進行企業間整合,優勝劣汰。在出口方面,還要有意識地加大產品附加值,爭取更大的利潤。而不是單純賤賣相關金屬粉末原料來獲取微薄的利益,這些的技術提升都必須依靠科技創新來支撐。
02 鎢、鉬及鎢鉬合金的特點
鎢和鉬同屬周期表中ⅦB族元素,是典型的高熔點金屬,它們基本性質相似,但也各具特點。鎢、鉑金屬表面都呈銀灰色光澤,粉末呈暗灰色,熔點高,強度大,彈性模量高,膨脹系數小,蒸氣壓低,導電導熱性能優良,但鎢、鉬都具有高溫氧化和低溫脆性的共同缺點。
鎢、鉬合金化的目的是進一步提高其高溫強度,提高抗氧化能力和改善焊接性能,制備應用于1000—2000℃高溫的耐熱合金或熱強合金,要求在一定載荷下高溫應用時具有高的強度,不發生塑性變形和斷裂。因此,高溫抗閱變能力是高溫合金的重要指標之一。
03 鎢、鉬的用途及其應用領域
目前,世界耐火材料的研究已經從傳統的“高純、超細、均勻”發展到“納米化、復合化設計和集成制造”。通過這些先進技術,難熔鎢合金材料不僅能保留其高熔點、耐腐蝕等優良性能,還能大大提高其綜合力學性能。目前,難熔金屬的研究和應用還遠遠落后于其他金屬材料。因此,通過技術改造,根據不同應用領域的要求,進一步優化和完善各種鎢合金材料的加工工藝,是當前研究的重點。
而鎢合金由于其高密度、高強度、低熱膨脹系數、耐腐蝕以及良好的機械加工性等綜合性能,已被廣泛應用于航空/航天、軍事裝備、電子、化工等諸多領域。
其主要用途包括:(1)切割、焊接和噴涂用的碳化物,如碳化鎢。(2)用于電子工業中電子管的大量燈絲和陰極,高溫電阻爐的發熱元件,如耐沖擊鎢絲和復合稀土鎢電極。(3)穿甲彈、襯板等。用在高溫領域,甚至軍事上。
提高鎢及鎢合金材料的塑性,降低其塑脆轉變溫度,進一步提高其高溫熱強度性能,一直是鎢合金領域的研究熱點。因此,鎢的塑脆轉變行為、高溫強度特性、焊接與復合、制造工藝優化是鎢研發的主要內容。圍繞這些內容的技術研發包括提純、細化、增韌、復合。
鉬在鋼鐵工業中的應用居首要地位,占鉬總消耗量的80%左右,其次是化工領域,約占10%。此外,鉬也被用于電氣和電子技術、醫藥和農業等領域,約占總消耗量的10%左右。
以鉬為基體加入其他元素(如鈦、鋯、鉿、鎢及稀土元素等)構成有色合金,這些合金元素不僅對鉬合金起到固溶強化和保持低溫塑性的作用,而且還能形成穩定的、彌散分布的碳化物相,提高合金的強度和再結晶溫度。鉬基合金因為具有良好的強度、機械穩定性、高延展性而被用于高發熱元件、擠壓磨具、玻璃熔化爐電極、噴射涂層、金屬加工工具、航天器的零部件等。
經過幾十年的迅速發展,特別是改革開放以來,我國鎢、鉬工業整體上已經達到較高水平,目前已形成從地質勘查、采礦、選礦到冶煉加工和經貿、設計、科研、教育等完整的工業體系,可生產數千個產品品種,基本上可滿足國民經濟的需要,部分工藝技術和產品已經接近或達到國際先進水平,鎢、鉬的儲量、產量、貿易量和消費量均位居世界第一。但是,我們也應當看到,在鎢、鉬行業快速發展的同時,也暴露出了很多問題,資源浪費嚴重,技術裝備水平低,業內無序競爭,出口產品結構不合理,價格低廉等等,鎢、鉬資源已經面臨枯竭的危險。
我國是鎢、鉬資源大國,鎢、鉬產量、出口量均居世界前列,但遠不是鎢、鉬經濟強國,鎢、鉬的深加工技術、設備以及產品質量與國外相比還很落后,要有效控制鎢、鉬礦開采和初級冶煉加工制品投資規模,遏止低水平重復建設;要以市場為導向,大力整合、取締高能耗高污染以及低產品附加值的民營企業和中小企業,提高產業集中度,組建世界級的大型鎢企業集團,形成若干個擁有自主知識產權的世界知名品牌;加大科研投入,提高礦山采選及冶煉的工藝技術和裝備水平,完善和推廣新設備、新工藝,優化產品結構,大力發展深加工產品和附加值高的終端產品,鼓勵開發具有獨立知識產權的產品,充分大力發展鎢、鉬深加工產品,提高鎢、鉬資源利用效率,全面提升產業經濟效益;提高高比重鎢合、硬質合金、鉬絲、鉬板帶、鉬異型件、鉬合金等技術含量高、附加值高的深加工產品的出口份額,優化我國鎢、鉬系產品結構是未來鎢、鉬深加工行業的發展方向。
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