Volframi tihedus. Volframi omadused ja rakendused

Maailma volframitootmise skeem (tuhandetes tonnides) 20. sajandi esimesel poolel.
Volframterasest ja muudest volframit või selle karbiide sisaldavatest sulamitest valmistatakse tankisoomustest, torpeedode kestadest ja kestadest, lennukite ja mootorite olulisemad osad.

Volfram on parimate tööriistaterase klasside asendamatu komponent. Üldiselt neelab metallurgia peaaegu 95% kogu kaevandatavast volframist. (On iseloomulik, et selles kasutatakse laialdaselt mitte ainult puhast volframit, vaid peamiselt odavamat ferrovolframi - sulamit, mis sisaldab 80% W ja umbes 20% Fe; seda saadakse elektrikaarahjudes).

Volframisulamitel on palju tähelepanuväärseid omadusi. Nn raskemetallist (volframist, niklist ja vasest) valmistatakse mahuteid, milles hoitakse radioaktiivseid aineid. Selle kaitsev toime on 40% kõrgem kui plii oma. Seda sulamit kasutatakse ka kiiritusravis, kuna see loob suhteliselt väikese ekraanipaksusega piisava kaitse.

16% koobaltiga volframkarbiidi sulam on nii kõva, et võib kaevude puurimisel teemanti osaliselt asendada.

Pseudosulamid volframist vase ja hõbedaga on suurepärane materjal noalülitite ja kõrgepingelülitite jaoks: need kestavad kuus korda kauem kui tavalised vaskkontaktid.

Artikli alguses oli juttu volframi kasutamisest elektrilampide karvades. Volframi asendamatust selles piirkonnas ei seleta mitte ainult selle tulekindlus, vaid ka elastsus. Ühest kilogrammist volframist tõmmatakse 3,5 km pikkune traat, s.o. sellest kilogrammist piisab hõõgniidi valmistamiseks 23 000 60-vatise lambipirni jaoks. Just selle omaduse tõttu tarbib ülemaailmne elektritööstus aastas vaid umbes 100 tonni volframi.

Viimastel aastatel on volframi keemilised ühendid omandanud suure praktilise tähtsuse. Eelkõige kasutatakse fosfotungstilist heteropolühapet lakkide ja heledate valguskindlate värvide tootmiseks. Naatriumvolframaadi Na2WO4 lahus annab kangastele tule- ja veekindluse ning leelismuldmetallide, kaadmiumi ja haruldaste muldmetallide elementide volframe kasutatakse laserite ja helendavate värvide valmistamisel.

Volframi minevik ja olevik annavad igati põhjust pidada seda töökaks metalliks.

Volframi omadused

Volfram- see on metallist. Seda ei ole merevees, õhus ja maakoores on see ainult 0,0055%. Takov volfram, element aastal 74. positsioonil. Tööstuse jaoks "avati" see maailmanäitusel Prantsusmaa pealinnas. See toimus 1900. aastal. Näitusel esines volframterasest.

Kompositsioon oli nii kõva, et lõikas läbi igasuguse materjali. jäi "võitmatuks" isegi tuhande kraadise temperatuuri juures, seetõttu nimetati seda punaseks vastupidavaks. Näitust külastanud eri riikide tootjad võtsid arenduse kasutusele. Legeeritud terase tootmine on omandanud ülemaailmse mastaabi.

Huvitaval kombel avastati element ise juba 18. sajandil. 1781. aastal katsetas rootslane Scheeler volframmineraaliga. Keemik otsustas selle lämmastikhappesse panna. Laguproduktidest avastas teadlane tundmatu hõbedase läikega halli metalli. Mineraal, millega katseid läbi viidi, nimetati hiljem ümber scheeliidiks ja uueks elemendiks nimetatakse volframiks.

Selle omaduste uurimine võttis aga palju aega ja seetõttu leiti metallile vääriline rakendus palju hiljem. Nimi valiti kohe välja. Sõna volfram oli enne olemas. Hispaanlased nimetasid seda üheks riigi maardlates leiduvatest mineraalidest.

Kivi koostis sisaldas tõepoolest elementi nr 74. Väliselt on metall poorne, justkui vahustatud. Seega tuli kasuks veel üks analoogia. Saksa keeles tähendab volfram sõna-sõnalt "hundivaht".

Metalli sulamistemperatuur konkureerib vesinikuga ja see on kõige temperatuurikindlam element. Seetõttu ja installige volframi pehmenemisindeks ei saanud sada aastat. Kuni mitme tuhande kraadini soojenevaid ahjusid polnud.

Kui hõbehalli elemendi "kasu" oli "läbi näha", hakati seda tööstuslikus mastaabis kaevandama. 1900. aasta näituse jaoks ekstraheeriti metall vanal viisil lämmastikhappega. Volframi kaevandatakse aga siiani.

Volframi kaevandamine

Kõige sagedamini saadakse trioksiidi esmalt maagijäätmetest. Seda töödeldakse 700 kraadi juures, saades puhta metalli tolmu kujul. Osakeste pehmendamiseks tuleb kasutada ainult vesinikku. Selles volfram on sulanud kolme tuhande Celsiuse kraadi juures.

Sulam läheb lõikuritele, torulõikuritele, lõikuritele. metalli töötlemiseks koos volframi pealekandmine parandada osade valmistamise täpsust. Metallpindadega kokku puutudes on hõõrdumine suur, mis tähendab, et tööpinnad on väga kuumad. Ilma elemendi nr 74ta lõike- ja poleerimismasinad võivad ise sulada. See muudab lõike ebatäpseks, ebatäiuslikuks.

Volframi pole mitte ainult raske sulatada, vaid ka töödelda. Kõvadusskaalal on metall üheksandal kohal. Korundil on sama palju punkte, mille purust tehakse näiteks nuga. Ainult teemant on kõvem. Seetõttu töödeldakse tema abiga volframi.

Volframi pealekandmine

74. elemendi "vankumatus" tõmbab. Halli-hõbedase metalliga sulamitest valmistatud tooteid ei saa kriimustada, painutada, puruneda, välja arvatud juhul, kui need on loomulikult üle pinna või samade teemantidega kraabitud.

Volframist ehetel on veel üks vaieldamatu pluss. Need ei põhjusta allergilisi reaktsioone, erinevalt kullast, hõbedast, plaatinast ja veelgi enam, nende sulamitest koos või. Ehete jaoks kasutatakse volframkarbiidi, see tähendab selle kombinatsiooni süsinikuga.

Seda peetakse inimkonna ajaloo kõige kõvemaks sulamiks. Selle poleeritud pind peegeldab suurepäraselt valgust. Juveliirid nimetavad seda "halliks peegliks".

Muide, ehted käsitöölised pöörasid tähelepanu volframile pärast seda, kui sellest ainest hakati 20. sajandi keskel valmistama kuulide südamikke, kestasid ja plaate kuulivestidele.

Klientide kaebused kõrgeimate standardite ja hõbeehete hapruse kohta panid juveliirid mõtlema uuele elemendile ja proovima seda oma tööstuses rakendada. Lisaks hakkasid kõikuma ka hinnad. Volframist on saanud alternatiiv kollasele metallile, mida enam investeeringuna ei tajuta.

Olles väärismetall volframi väärt palju raha. Kilo eest küsitakse hulgiturul vähemalt 50 dollarit. Maailma tööstus tarbib 30 tuhat tonni elementi nr 74 aastas. Rohkem kui 90% neelab metallurgiatööstus.

Ainult valmistatud volframist konteinerid tuumajäätmete ladustamiseks. Metall ei edasta hävitavaid kiiri. Haruldast elementi lisatakse sulamitele kirurgiliste instrumentide valmistamiseks.

Seda, mida metallurgia tarbeks ei kasutata, võtab keemiatööstus. Fosforiga volframiühendid on näiteks lakkide ja värvide aluseks. Nad ei vaju kokku, ei tuhmu päikesekiirte eest.

AGA naatriumvolframaadi lahus vastupidav niiskusele ja tulele. Selgub, mis immutatud vee- ja tulekindlad kangad sukeldujate ja tuletõrjujate ülikonnad.

Volframi ladestused

Venemaal on mitmeid volframimaardlaid. Need asuvad Altais, Kaug-Idas, Põhja-Kaukaasias, Tšukotkas ja Burjaatias. Väljaspool riiki kaevandatakse metalli Austraalias, USA-s, Boliivias, Portugalis, Lõuna-Koreas ja Hiinas.

Taevaimpeeriumis on isegi legend noorest maadeavastajast, kes tuli Hiinasse tinakivi otsima. Üliõpilane asus elama ühte Pekingi majja.

Pärast viljatuid otsinguid meeldis tüübile kuulata omaniku tütre lugusid. Ühel õhtul rääkis ta loo tumedatest kividest, millest koduahi ehitati. Selgus, et klotsid kukkusid kaljult hoone tagahoovi. Niisiis, õpilane ei leidnud, vaid leidis volframi.

Volfram. Keemiline element, sümbol W (ladina Wolframium, inglise Tungsten, prantsuse Tungstene, saksa Wolfram, saksa keelest Wolf Rahm - hundi sülg, vaht). Sellel on seerianumber 74, aatommass 183,85, tihedus 19,30 g/cm3, sulamispunkt 3380° C, keemistemperatuur 5680 °C.

Volfram on helehall metall, toatemperatuuril on sellel kõrge korrosioonikindlus vees ja õhus, samuti hapetes ja leelistes. See hakkab õhu käes kergelt oksüdeeruma kell 400-500° C (punase kuumuse temperatuuril) ja oksüdeerub intensiivselt kõrgematel temperatuuridel. Volfram moodustab kaks stabiilset oksiidi: WO3 ja WO2 . Volfram ei interakteeru vesinikuga praktiliselt enne sulamist ja hakkab lämmastikuga reageerima alles kõrgemal temperatuuril 2000° C. Klooriga moodustab volfram kloriide WCl 2, WCl 4, WCl 5, WCl 6. Tahke süsinik ja mõned seda sisaldavad gaasid 1100-1200° C reageerib volframiga, moodustades karbiidid WC ja W2C.

Volfram lahustub vesinikfluoriid- ja lämmastikhape , lahustub ka sula leelistes õhu ja eriti oksüdeerivate ainete juurdepääsul. Üksikud happed ei toimi volframile.

Väga kõrge puhtusastmega volfram on toatemperatuuril plastiline. Tugevuse poolest kõrgel temperatuuril ületab volfram kõiki teisi metalle. pealmehaanilised omadused volfram on tugevalt mõjutatud lisanditest. Väikeste lisandite sisaldus metallis muudab selle väga rabedaks (külmhabras). Kõige negatiivsemalt mõjutavad volframi omadusi hapnik, lämmastik, süsinik, raud, fosfor ja räni.

Volframit kasutatakse laialdaselt raadiotoru-, raadiotehnika- ja elektroonika-vaakumtööstuses hõõgniitide, küttekehade ja kõrgtemperatuursete vaakumahjude ekraanide, elektrikontaktide ja röntgenkiiretoru katoodide tootmiseks.

Metallurgias legeeritakse terasid volframiga ja kasutatakse kõvasulamite valmistamisel (võidab näiteks volframkarbiidil põhinev metallkeraamikasulam), keemiatööstuses valmistatakse sellest värve ja katalüsaatoreid, raketitehnoloogias - tooted töötavad. väga kõrgetel temperatuuridel, tuumatööstuses - tiiglid radioaktiivsete materjalide hoidmiseks, nagu volframisulami kaitsev toime, nikli ja vase sisaldus on kõrgem kui plii oma . Metallidega sulamid saadakse paagutamise, mitte survega, sest volframi sulamistemperatuuril muutuvad paljud metallid auruks.

Volframit kasutatakse ka katmiseks: osadel, mis töötavad väga kõrgel temperatuuril redutseerivas ja neutraalses keskkonnas; vormide valamiseks molübdeen kasutatakse väga radioaktiivsete metallide varraste tootmiseks; hõõrduvatel osadel.

Levinud on ka volframil ja reeniumil põhinevad sulamid. Reeniumi lisand (kuni 20-25%) vähendab volframi üleminekutemperatuuri hapraks olekuks, suurendab järsult selle plastilisust normaaltemperatuuril ja parandab tehnoloogilisi omadusi. Sulamid saadakse pulbermetallurgia ja elektrikaare vaakumahjudes sulatamise teel. Nendest sulamitest valmistatakse termopaarid ja elektrikontaktid.

Volframisulamid koos molübdeen sobib kasutamiseks kõrgematel temperatuuridel 3000° C, kasutatakse neid reaktiivmootori düüside jaoks.

Kui volfram on ülalpool kuumutatud 400° C, selle pinnale moodustub pulbriline kollane oksiid, mis kõrgemal temperatuuril aurustub märgatavalt 800° C. Seetõttu saab volframit kasutada kõrgel temperatuuril ülitugeva materjalina ainult siis, kui toote pind on usaldusväärselt kaitstud oksüdeeriva keskkonna mõjude eest või töötades neutraalses keskkonnas või vaakumis. Volframi lühiajaliseks kaitseks oksüdatsiooni eest 2000-3000° Kasutades keraamilisi emaililaadseid katteid, mis sisaldavad nende peamise täiteainena tulekindlaid sideaineklaasi.

Volfram ei leidnud pikka aega praktilist rakendust. Ja alles 19. sajandi lõpus hakati selle metalli tähelepanuväärseid omadusi tööstuses kasutama. Praegu kasutatakse umbes 80 protsenti kaevandatud volframist volframterastes, umbes 15 protsenti volframist kasutatakse kõvasulamite tootmiseks. Puhta volframi ja sellest saadavate puhaste sulamite oluline kasutusvaldkond on elektritööstus, kus seda kasutatakse elektrilampide hõõgniitide, raadiolampide ja röntgenitorude osade, autode ja traktorite elektriseadmete, kontaktelektroodid, aatom-vesinik- ja argoonkaarkeevitus, elektriahjude küttekehad jne. Volframiühendid on leidnud rakendust tule-, veekindlate ja kaalutud kangaste tootmisel katalüsaatoritena keemiatööstuses.
Volframi väärtust tõstab eriti selle võime moodustada sulameid erinevate metallidega – raua, nikli, kroomi, koobalti, molübdeeniga, mida on terases erinevates kogustes. Terasele väikestes kogustes lisatud volfram reageerib selles sisalduvate kahjulike väävli, fosfori, arseeni lisanditega ja neutraliseerib nende negatiivse mõju. Selle tulemusena omandab volframilisandiga teras kõrge kõvaduse, tulekindluse, elastsuse ja happekindluse. Kõik teavad Damaskuse terasest valmistatud terade kõrget kvaliteeti, mis sisaldab paar protsenti volframi lisandeid. Samuti sisse. 1882. aastal hakati kuulide valmistamisel kasutama volframi. Püstoliteras, soomust läbistavad kestad sisaldavad ka volframi. Volframilisandiga terast kasutatakse vastupidavate autode ja raudteevagunite vedrude, vedrude ja erinevate mehhanismide kriitiliste osade valmistamiseks. Volframterasest valmistatud siinid taluvad palju suuremat koormust ja nende kasutusiga on tunduvalt pikem kui tavaterasest valmistatud siinidel. Terase märkimisväärne omadus, millele on lisatud 918 protsenti volframit, on selle isekõvenemisvõime, st koormuse ja temperatuuri tõustes muutub see teras veelgi tugevamaks. See omadus oli aluseks terve rea tööriistade valmistamisele niinimetatud "kiirtööriistade terasest". Sellest lõikurite kasutamine võimaldas korraga mitu korda suurendada metallilõikusmasinate osade töötlemise kiirust.
Ja ometi on kiirterasest valmistatud tööriistad 35 korda aeglasemad kui kõvasulamist tööriistad. Nende hulka kuuluvad volframi ühendid süsinikuga (karbiidid) ja boor (boriidid). Need sulamid on kõvadusega sarnased teemantidele. Kui kõigist teemantainetest kõvema tinglikku kõvadust väljendatakse 10 punktiga, siis volframkarbiidi kõvadus (vokaar) on 9,8. Nende sulamite hulgas on laialt tuntud süsiniku sulam volframi ja koobalti lisamisega. Pobedit ise on kasutusest kadunud, kuid see nimi on säilinud seoses terve rühma kõvasulamitega. Masinatööstuses valmistatakse kõvasulamitest ka sepistamispresside stantse. Need kuluvad umbes tuhat korda aeglasemalt kui teras.
Eriti oluline ja huvitav volframi kasutusvaldkond on elektriliste hõõglampide hõõgniitide (kiudude) tootmine. Puhast volframit kasutatakse lambipirnide hõõgniitide valmistamiseks. Kuuma volframniidi kiirgav valgus on päevavalgusele lähedane. Ja volframhõõgniidiga lambi kiirgav valguse hulk on mitu korda suurem kui muudest metallidest (oktium, tantaal) valmistatud hõõgniitidest tulev lampide kiirgus. Volframhõõgniidiga elektrilampide valguse emissioon (valgusefektiivsus) on 10 korda suurem kui varem kasutatud süsinikhõõglampidel. Hõõgu eredus, vastupidavus, elektritarbimise efektiivsus, madalad metallikulud ja volframhõõgniidiga elektrilampide valmistamise lihtsus tagasid neile valgustuses kõige laiema rakenduse.
Volframi laialdased kasutusvõimalused avastati kuulsa Ameerika füüsiku Robert Williams Woodi avastuse tulemusena. Ühes katses juhtis R. Wood tähelepanu asjaolule, et selle konstruktsiooniga katoodtoru otsaosast pärit volframniidi hõõgumine jätkub ka pärast elektroodide aku küljest lahtiühendamist. See avaldas tema kaasaegsetele nii suurt muljet, et R. Woodi hakati kutsuma nõiaks. Uuringud on näidanud, et kuumutatud volframniidi ümber toimub vesiniku molekulide termiline dissotsiatsioon; need lagunevad üksikuteks aatomiteks. Pärast energia väljalülitamist rekombineeruvad vesinikuaatomid molekulideks ja selle käigus vabaneb suur hulk soojusenergiat, millest piisab õhukese volframniidi kuumutamiseks ja selle hõõgumiseks. Sellest efektist lähtuvalt töötati välja uut tüüpi metallikeevitus, aatomvesinik, mis võimaldas keevitada õhukeste lehtedena puhta ja ühtlase õmblusega erinevaid teraseid, alumiiniumi, vaske, messingit. Elektroodidena kasutatakse metallilist volframi. Volframelektroode kasutatakse ka enamlevinud argoonkaare keevitamisel.
Keemiatööstuses kasutatakse volframtraati, mis on väga vastupidav hapetele ja leelistele, erinevate filtriekraanide valmistamiseks. Volfram on leidnud rakendust ka katalüsaatorina, muutes tehnoloogilises protsessis toimuvate keemiliste reaktsioonide kiirust. Volframiühendite rühma kasutatakse tööstus- ja laboratoorsetes tingimustes valkude ja muude orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite määramise reagentidena.
Volframiühendeid kasutatakse trükitööstuses ka värvidena (safran, volframsinine, volframkollane). Pürotehnikud lisavad põlevatele segudele volframiühendeid ja saavad rakettide ja ilutulestike mitmevärvilised tuled. Valgtrükkimisel kasutatakse naatriumvolframiidiga töödeldud paberit. Tekstiilitööstuses söövitatakse värvimise käigus kangastesse volframhappe sool naatriumvolframaadiga. Sellised kangad on veekindlad ja ei karda tuld. Puit muutub ka tulekindlaks, kui seda selle ainega töödelda.

Volframditellüüriidi WTe 2 kasutatakse soojusenergia muundamiseks elektrienergiaks (termo-EMF umbes 57 μV/K).

Volframi soojuspaisumise koefitsient on lähedane räni omale, seega joodetakse võimsate transistoride ränikristallid volframist aluspindadele, et vältida nende kristallide pragunemist kuumutamisel.
Isegi mittetäielik loetelu volframi ja selle ühendite kasutamisest tööstuses annab aimu selle elemendi kõrgest väärtusest. Nüüd on raske ette kujutada, kuidas keegi meist saaks isegi igapäevaelus hakkama ilma volframita. Ja loomulikult avanevad edaspidigi selle kasutusvõimalused.
Peaaegu kogu maailma volframitööstus Esimese maailmasõja ajal oli koondunud Saksamaale. Kuid selle tooraine, volframikontsentraadid, tarniti teistest riikidest. Seetõttu olid toormetarnijatest eraldatud sakslased sunnitud töötlema tinasulatuskodade lähedusse kogunenud räbu (pidage meeles "hundivahtu"!) ja saama neilt umbes 100 tonni volframi aastas.
Samal ajal tekitasid sõjatööstuse vajadused volframi järele paljudes riikides "volframipalaviku". Venemaal said Uuralid ja Transbaikalia volframimaakide tarnijateks. Püüdes "volframipalavikust" kasseerida, ei arvestanud ettevõtjad riigi huve eriti. Nii otsustas tööstur Tolmachev, kellele kuulusid Bukuka ja Olandu Trans-Baikali maardlad, rentida need Rootsi ettevõttele. Ja seda takistas ainult geoloogiakomitee õigeaegne sekkumine. Sõjaaegsetes tingimustes rekvireeriti sellelt ärimehelt kaevandused.

Kunstlikku radionukliidi 185 W kasutatakse aine uurimisel radioaktiivse märgisena. Stabiilset 184 W kasutatakse uraan-235 sulamite komponendina, mida kasutatakse tahkefaasilistes tuumarakettmootorites, kuna see on ainus levinud volframi isotoop, millel on madal termilise neutronite püüdmise ristlõige (umbes 2 barni).

Enne Esimese maailmasõja puhkemist 1913. aastal toodeti maailmas 8123 tonni volframikontsentraati (sisaldab 60 protsenti volframtrioksiidi). Enne Teist maailmasõda kasvas selle toodang kiiresti ja ulatus 1940. aastal 44 013 tonnini (ilma Nõukogude Liiduta). USA kaevandusbüroo andmetel toodeti maailmas 1972. aastal umbes 38 400 tonni volframi.

Volframisulamitel on palju tähelepanuväärseid omadusi. Nn raskemetallist (volframist, niklist ja vasest) valmistatakse mahuteid, milles hoitakse radioaktiivseid aineid. Selle kaitsev toime on 40% kõrgem kui pliil. Seda sulamit kasutatakse ka kiiritusravis, kuna see loob suhteliselt väikese ekraanipaksusega piisava kaitse.

16% koobaltiga volframkarbiidi sulam on nii kõva, et võib kaevude puurimisel teemanti osaliselt asendada.

Volframi pseudosulamid vase ja hõbedaga on suurepärane materjal noalülitite ja kõrgepingelülitite jaoks: need kestavad kuus korda kauem kui tavalised vaskkontaktid.

Artikli alguses oli juttu volframi kasutamisest elektrilampide karvades. Volframi asendamatust selles piirkonnas ei seleta mitte ainult selle tulekindlus, vaid ka elastsus. Ühest kilogrammist volframist tõmmatakse 3,5 km pikkune traat, s.o. sellest kilogrammist piisab hõõgniidi valmistamiseks 23 000 60-vatise lambipirni jaoks. Just selle omaduse tõttu tarbib ülemaailmne elektritööstus aastas vaid umbes 100 tonni volframi.

Viimastel aastatel on volframi keemilised ühendid omandanud suure praktilise tähtsuse. Eelkõige kasutatakse fosfotungstilist heteropolühapet lakkide ja heledate valguskindlate värvide tootmiseks. Naatriumvolframaadi Na 2 WO 4 lahus annab kangastele tule- ja veekindluse ning leelismuldmetallide, kaadmiumi ja haruldaste muldmetallide elementide volframaate kasutatakse laserite ja helendavate värvide valmistamisel.

Veel 16. sajandil oli tuntud mineraal volframiit, mis saksa keelest tõlgituna ( Wolf Rahm) tähendab "hundikreem". Mineraal sai selle nime seoses oma omadustega. Fakt on see, et tinamaakidega kaasnenud volfram muutis tina sulatamise ajal selle lihtsalt räbu vahuks, mistõttu nad ütlesid: "õgib tina nagu hunt sööb lamba." Mõne aja pärast pärandas volframi nimetuse perioodilise süsteemi 74. keemiline element.

Volframi omadused

Volfram on helehall siirdemetall. Sellel on väline sarnasus terasega. Seoses üsna ainulaadsete omaduste omamisega on see element väga väärtuslik ja haruldane materjal, mille puhas vorm looduses puudub. Wolframil on:

• piisavalt kõrge tihedus, mis võrdub 19,3 g / cm 3;
• kõrge sulamistemperatuur, komponent 3422 0 С;
• piisav elektritakistus - 5,5 μOhm * cm;
• tavaline lineaarse paisumise parameetri koefitsient on 4,32;
• kõigi metallide kõrgeim keemispunkt, võrdne 5555 0 С;
• madal aurustumiskiirus, isegi vaatamata temperatuurile üle 200 0 С;
• suhteliselt madal elektrijuhtivus. See aga ei takista volframil olemast hea juht.

Kõik see muudab volframi väga vastupidavaks metalliks, mis ei ole vastuvõtlik mehaanilistele kahjustustele. Kuid selliste ainulaadsete omaduste olemasolu ei välista ka volframi puudusi. Need sisaldavad:

• kõrge haprus väga madalatel temperatuuridel;
• suur tihedus, mis raskendab selle töötlemise protsessi;
• madal vastupidavus hapetele madalatel temperatuuridel.

Volframi saamine

Volfram koos molübdeeni, rubiidiumi ja paljude teiste ainetega kuulub haruldaste metallide rühma, mida iseloomustab väga väike levik looduses. Sellega seoses ei saa seda traditsioonilisel viisil kaevandada, nagu paljusid mineraale. Seega koosneb volframi tööstuslik tootmine järgmistest etappidest:

• maagi kaevandamine, mis sisaldab teatud osa volframit;
• sobivate tingimuste korraldamine metalli eraldamiseks töödeldud massist;
• aine kontsentratsioon lahuse või sademe kujul;
• eelmises etapis saadud keemilise ühendi puhastamine;
• puhta volframi isoleerimine.

Seega saab kaevandatud maagist volframit sisaldavat puhast ainet eraldada mitmel viisil.

1. Volframimaagi rikastamise tulemusena gravitatsiooni, flotatsiooni, magnetilise või elektrilise eraldamise teel. Protsessi käigus moodustub volframikontsentraat, mis 55-65% koosneb volframinhüdriidist (trioksiidist) WO 3 . Selle metalli kontsentraatides jälgitakse lisandite sisaldust, milleks võivad olla fosfor, väävel, arseen, tina, vask, antimon ja vismut.
2. Nagu teada, on volframtrioksiid WO 3 peamine materjal volframmetalli või volframkarbiidi eraldamiseks. WO 3 saamine toimub kontsentraatide lagunemise, sulami või paagutamise jms tulemusena. Sel juhul moodustub väljundis materjal, mis koosneb 99,9% WO 3-st.
3. Volframenanhüdriidist WO 3. Selle aine redutseerimisel vesiniku või süsinikuga saadakse volframipulber. Teise komponendi rakendusi redutseerimisreaktsiooniks kasutatakse harvemini. Selle põhjuseks on WO 3 küllastumine karbiididega reaktsiooni käigus, mille tulemusena kaotab metall oma tugevuse ja muutub raskemini töödeldavaks. Volframipulber saadakse spetsiaalsete meetoditega, tänu millele on võimalik kontrollida selle keemilist koostist, tera suurust ja kuju, samuti osakeste suuruse jaotust. Seega saab pulbri osakeste osa suurendada temperatuuri kiire tõusu või madala vesiniku etteandekiirusega.
4. Kompaktse volframi tootmine, mis on varraste või valuplokkide kujul ja on toorik edasiseks pooltoodete tootmiseks - traat, vardad, ribad jne.

Viimane meetod sisaldab omakorda kahte võimalikku varianti. Üks neist on seotud pulbermetallurgia meetoditega ja teine ​​kuluelektroodiga elektrikaareahjudes sulatamisega.

Pulbermetallurgia meetod

Tänu sellele, et tänu sellele meetodile on võimalik volframile erilisi omadusi andvaid lisandeid ühtlasemalt jaotada, on see populaarsem.

See sisaldab mitut etappi:

1. Metallipulber pressitakse varrasteks;
2. Toorikud paagutatakse madalal temperatuuril (nn eelpaagutamine);
3. Toorikute keevitamine;
4. Pooltoodete saamine toorikute töötlemise teel. Selle etapi rakendamine toimub sepistamise või töötlemisega (lihvimine, poleerimine). Tuleb märkida, et volframi mehaaniline töötlemine on võimalik ainult kõrgete temperatuuride mõjul, vastasel juhul ei saa seda töödelda.

Samal ajal peab pulber olema hästi puhastatud maksimaalse lubatud lisandite protsendiga kuni 0,05%.

See meetod võimaldab saada volframvardaid, mille ruutlõik on 8x8 kuni 40x40 mm ja pikkus 280-650 mm. Tuleb märkida, et toatemperatuuril on need üsna tugevad, kuid neil on suurenenud haprus.

Kaitse

Seda meetodit kasutatakse juhul, kui on vaja saada piisavalt suurte mõõtmetega volframist toorikud - 200 kg kuni 3000 kg. Sellised toorikud on reeglina vajalikud valtsimiseks, torude tõmbamiseks ja toodete valmistamiseks valamise teel. Sulatamiseks on vaja luua eritingimused - vaakum või vesiniku atmosfäär. Väljundis moodustuvad volframkangid, millel on jämedateraline struktuur, samuti suur rabedus suure hulga lisandite olemasolu tõttu. Lisandite sisaldust saab vähendada volframi eelsulatamisega elektronkiire ahjus. Struktuur jääb aga muutumatuks. Sellega seoses tera suuruse vähendamiseks sulatatakse valuplokid edasi, kuid juba elektrikaarahjus. Samal ajal lisatakse valuplokkidele sulamisprotsessi käigus legeerivaid aineid, mis annavad volframile erilised omadused.

Peeneteralise struktuuriga volframiplokkide saamiseks kasutatakse kaarkolju sulatamist metalli valamisel vormi.

Metalli saamise meetod määrab lisandite ja lisandite olemasolu selles. Seega toodetakse tänapäeval mitut sorti volframi.

Volframi klassid

1. HF - puhas volfram, milles puuduvad lisandid;
2. VA - metall, mis sisaldab alumiiniumi ja ränileeliselisi lisandeid, mis annavad sellele täiendavaid omadusi;
3. VM - tooriumi ja räni-leeliselisandeid sisaldav metall;
4. VT - volfram, mis sisaldab lisandina tooriumoksiidi, mis suurendab oluliselt metalli emissiooniomadusi;
5. VI - ütriumoksiidi sisaldav metall;
6. VL - volfram lantaanoksiidiga, mis suurendab ka heiteomadusi;
7. VR - reeniumi ja volframi sulam;
8. BPH - metallis ei ole lisandeid, kuid suurtes kogustes võib esineda lisandeid;
9. MW on volframi sulam molübdeeniga, mis suurendab oluliselt tugevust pärast lõõmutamist, säilitades samal ajal elastsuse.

Kus kasutatakse volframit?

Oma ainulaadsete omaduste tõttu on element 74 muutunud paljudes tööstusharudes asendamatuks.

1. Volframi peamine kasutusala on metallurgias tulekindlate materjalide tootmise alus.
2. Volframi kohustuslikul osalusel toodetakse hõõgniite, mis on valgustusseadmete, kineskoopide ja muude vaakumtorude põhielemendid.
3. Samuti on see metall aluseks vastukaaludena kasutatavate raskesulamite, alamkaliibriliste soomust läbistavate südamike ja noolekujuliste sulgedega suurtükimürskude tootmisel.
4. Volfram on argoon-kaarkeevituse elektrood;
5. Selle sulamid on väga vastupidavad erinevatele temperatuuridele, happelistele keskkondadele, samuti kõvadusele ja kulumiskindlusele ning seetõttu kasutatakse neid kirurgiainstrumentide, tankisoomuse, torpeedo- ja mürsu kestade, lennuki- ja mootoriosade ning ladustamiskonteinerite valmistamisel. tuumarelvad, jäätmed;
6. Vaakumtakistusahjud, milles temperatuur saavutab ülikõrge väärtuse, on varustatud küttekehadega, mis on samuti valmistatud volframist;
7. Volframi kasutamine on populaarne kaitseks ioniseeriva kiirguse eest.
8. Volframiühendeid kasutatakse legeerivate elementidena, kõrge temperatuuriga määrdeainetena, katalüsaatoritena, pigmentidena ning ka soojusenergia muundamiseks elektrienergiaks (volframditellüüriid).