Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Volfrám tiež patrí do skupiny kovov charakterizovaných vysokými indexmi lomu. Vo Švédsku ho objavil chemik menom Scheele. Bol to on, ktorý ako prvý uspel v roku 1781 extrahovať oxid z neznámeho kovu z minerálneho wolframitu. Čistý volfrám získal vedec po 3 rokoch.

popis

Volfrám patrí do skupiny materiálov, ktoré sa často používajú v rôznych priemyselných odvetviach. Označuje sa písmenom W a v periodickej tabuľke má poradové číslo 74. Vyznačuje sa svetlosivou farbou. Jednou z jej charakteristických vlastností je vysoká odolnosť. Teplota topenia volfrámu je 3380 stupňov Celzia. Ak to vezmeme do úvahy z hľadiska aplikácie, potom najdôležitejšími vlastnosťami tohto materiálu sú:

  • hustota;
  • teplota topenia;
  • elektrický odpor;
  • koeficient lineárnej rozťažnosti.

Pri výpočte charakteristických vlastností je potrebné zvoliť vysokú teplotu varu, ktorá sa nachádza na úrovni 5 900 stupňov Celzia . Ďalšou vlastnosťou je nízka rýchlosť odparovania. Je nízka aj v teplotných podmienkach 2000 stupňov Celzia. Takou vlastnosťou, ako je elektrická vodivosť, je tento kov 3 krát väčší ako bežná zliatina, ako napríklad meď.

Faktory obmedzujúce použitie volfrámu

Použitie tohto materiálu obmedzuje množstvo faktorov:

  • vysoká hustota;
  • významná tendencia k rozbitiu pri nízkych teplotách;
  • nízka odolnosť voči oxidácii.

Volfrám má podobný vzhľad ako obyčajná oceľ . Jeho hlavné použitie súvisí najmä s výrobou zliatin s vysokou pevnosťou. Tento kov môže byť spracovaný, ale len ak je predohriaty. V závislosti od typu zvolenej úpravy sa zahrievanie vykonáva pri určitej teplote. Napríklad, ak je úlohou kovanie volfrámových tyčí, potom musí byť obrobok predhriaty na teplotu 1450-1500 stupňov Celzia.

Viac ako 100 rokov sa volfrám nepoužíva na priemyselné účely. Jeho použitie pri výrobe rôznych techník bolo obmedzené jeho vysokou teplotou topenia.

Začiatok jeho priemyselnej aplikácie súvisí s rokom 1856, kedy bol prvýkrát použitý na legovanie tried nástrojovej ocele. Počas výroby začali pridávať volfrám s celkovým zlomkom až 5%. Prítomnosť tohto kovu v oceli nám umožnila zvýšiť rýchlosť rezania na obrábacích strojoch z 5 na 8 m za minútu .

Vývoj priemyslu v druhej polovici XIX storočia sa vyznačuje aktívnym rozvojom priemyslu obrábacích strojov. Dopyt po zariadeniach sa každým rokom neustále zvyšuje, čo si vyžadovalo, aby výrobcovia strojov získavali kvalitné vlastnosti strojov a okrem zvyšovania pracovnej rýchlosti. Prvým impulzom na zlepšenie rýchlosti rezania bolo použitie volfrámu.

Už začiatkom 20. storočia sa rýchlosť rezania zvýšila na 35 metrov za minútu . To sa dosiahlo dotovaním ocele nielen volfrámom, ale aj inými prvkami:

  • molybdén;
  • chrómu;
  • vanádu.

Následne sa rýchlosť rezania na strojoch zvýšila na 60 metrov za minútu. Napriek týmto vysokým sadzbám však odborníci pochopili, že existuje možnosť zlepšiť túto charakteristiku. Ktorý spôsob, ako sa rozhodnúť pre zvýšenie rýchlosti rezania, odborníci nepovažovali za dlhú dobu. Uchyľovali sa k použitiu volfrámu, ale už vo forme karbidov v spojení s inými kovmi a ich typmi. V súčasnej dobe je celkom bežné rezať kov na strojoch na 2000 metrov za minútu.

Vlastnosti volfrámu

Rovnako ako každý materiál, volfrám má svoje špeciálne vlastnosti, vďaka ktorým sa dostal do skupiny strategických kovov. Už sme povedali, že jednou z výhod tohto kovu je vysoká odolnosť voči žiaru. Je to kvôli tejto vlastnosti, že materiál môže byť použitý na výrobu filamentov.

Teplota topenia je 2500 stupňov Celzia . Ale len s touto kvalitou nie sú pozitívne vlastnosti tohto materiálu obmedzené. Má ďalšie výhody, ktoré by sa mali spomenúť. Jedným z nich je vysoká pevnosť, preukázaná v podmienkach bežných a zvýšených teplôt. Napríklad, keď sa železo a zliatiny, ktoré sú na ňom založené, zohrejú na teplotu 800 ° C, pevnosť sa zníži o faktor 20. Za rovnakých podmienok sa pevnosť volfrámu redukuje iba trikrát. Za podmienok 1500 stupňov Celzia sa pevnosť železa prakticky zníži na nulu, zatiaľ čo vo volfráme je na úrovni železa pri bežných teplotách.

Dnes sa 80% volfrámu vyrobeného na svete používa hlavne na výrobu vysoko kvalitnej ocele. Viac ako polovica druhov ocele používaných v strojárskych podnikoch obsahuje volfrám. Používajú ich ako hlavný materiál pre turbínové diely, prevodovky a tiež používajú tieto materiály na výrobu kompresorových strojov. Od strojárenských ocelí obsahujúcich volfrám, vyrábaných hriadeľov, ozubených kolies, ako aj kovaného rotora.

Okrem toho sa používajú na výrobu kľukových hriadeľov, ojníc. Pridanie do zloženia strojárskej ocele, okrem volfrámu a ďalších legujúcich prvkov, zvyšuje ich kaliteľnosť. Okrem toho poskytuje možnosť získať jemnozrnnú štruktúru. Spolu s tým, ako sú vlastnosti ako zvýšenie tvrdosti a pevnosti v strojárenských oceliach.

Pri výrobe žiaruvzdorných zliatin je jedným z predpokladov použitie volfrámu. Potreba použitia tohto konkrétneho kovu je spôsobená tým, že je jediný, ktorý je schopný vydržať značné zaťaženie pri vysokých teplotách, ktoré presahujú množstvo tavenia železa. Volfrám a zlúčeniny na báze tohto kovu sú vysoko trvanlivé a majú dobré ukazovatele elasticity. V tomto ohľade sú lepšie ako iné kovy, ktoré sú zahrnuté v skupine žiaruvzdorných materiálov.

cons

Treba však poznamenať, že vymenovanie výhod volfrámu a nevýhody, ktoré sú obsiahnuté v tomto materiáli .

  • Ako hlavnú je možné nazvať jeho nízku odolnosť voči oxidácii pri teplotách nad 700 stupňov Celzia. Preto je pre materiály vyrobené z volfrámu potrebné dodatočne zabezpečiť primeranú ochranu.
  • Ďalšou nevýhodou zliatin na báze volfrámu je ich nízka ťažnosť pri teplotách 500 stupňov Celzia.
  • Volfrám je nedostatočný materiál, ktorý môže byť tiež považovaný za nevýhodu tohto kovu.

Volfrám, ktorý sa v súčasnosti vyrába, obsahuje tórium v zložení 2%. Takáto zliatina sa nazýva tórovaný volfrám. Vyznačuje sa pevnosťou v ťahu 70 MPa pri teplote 2420 ° C. Aj keď hodnota tohto ukazovateľa je nízka, poznamenávame, že iba 5 kovov spolu s volfrámom nemení svoj pevný stav pri takejto teplote.

Táto skupina zahŕňa molybdén, ktorého teplota topenia je 2625 stupňov. Ďalším kovom je technécium. Je však nepravdepodobné, že by sa zliatiny založené na ňom vyrábali v blízkej budúcnosti. Rénium a tantal nemajú za týchto podmienok teploty vysokú pevnosť. Preto je volfrám jediným materiálom, ktorý je schopný poskytnúť dostatočnú pevnosť pri vysokých teplotných zaťaženiach. Z dôvodu, že patrí medzi vzácne, ak existuje možnosť ho nahradiť, výrobcovia používajú alternatívu.

Pri výrobe jednotlivých zložiek však nie sú žiadne materiály, ktoré by mohli úplne nahradiť volfrám. Napríklad pri výrobe filamentov elektrických žiaroviek a anód oblúkových lámp s jednosmerným oblúkom sa používa len volfrám, pretože jednoducho neexistujú vhodné náhrady. Používa sa tiež pri výrobe elektród na oblúkové zváranie argónom a atómovo-vodíkovým zváraním. Použitie tohto materiálu je tiež vyrobené z vykurovacieho telesa používaného v podmienkach od 2000 stupňov Celzia.

prihláška

Volfrám a zliatiny vyrábané na jeho báze sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. Používajú sa pri výrobe leteckých motorov, používaných v oblasti raketovej výroby, ako aj pri výrobe kozmickej technológie. Pomocou týchto zliatin sa v týchto oblastiach vyrábajú tryskové dýzy, ktoré vkladajú kritické úseky do raketových motorov. Okrem toho sa tieto materiály používajú ako hlavný materiál na výrobu zliatin rakiet.

Výroba zliatin z tohto kovu má jednu vlastnosť, ktorá je spojená so žiaruvzdornosťou tohto materiálu. Pri vysokých teplotách mnoho kovov mení svoj stav a mení sa na plyny alebo vysoko prchavé kvapaliny. Preto na získanie zliatin, v ktorých je prítomný volfrám, sa používajú metódy práškovej metalurgie.

Takéto spôsoby zahŕňajú lisovanie zmesi kovových práškov, následné spekanie a ďalšie vystavenie ich oblúkovému taveniu v elektródových peciach. V niektorých prípadoch sa spekaný práškový volfrám dodatočne impregnuje kvapalným roztokom iného kovu. Preto sa používajú pseudo-zliatiny z volfrámu, medi a striebra, ktoré sa používajú na kontakty v elektrických inštaláciách. V porovnaní s meďou je životnosť takýchto výrobkov 6-8 krát vyššia.

Tento kov a jeho zliatiny majú veľké vyhliadky na ďalšie rozšírenie rozsahu použitia. Predovšetkým treba poznamenať, že na rozdiel od niklu môžu tieto materiály pracovať na ohnivých hraniciach. Použitie volfrámových výrobkov namiesto niklu vedie k tomu, že elektrárne zvyšujú prevádzkové parametre. To vedie k zvýšeniu účinnosti zariadení . Okrem toho výrobky na báze volfrámu ľahko vydržia prevádzku v drsných podmienkach. Môžeme teda s istotou vyhlásiť, že skupina volfrámu bude v budúcnosti pokračovať v čele skupiny takýchto materiálov.

Volfrám v elektrotechnike

Volfrám prispel k procesu zlepšenia elektrickej žiarovky. Až do roku 1898 bolo v týchto elektrických osvetľovacích zariadeniach použité uhoľné vlákno.

  • bola ľahko vyrobiteľná;
  • jeho výroba bola lacná.

Jedinou nevýhodou uhoľného vlákna bolo, že mala krátku životnosť . Po roku 1898 mal uhlíkový vlákno žiaroviek konkurenta vo forme osmium. Od roku 1903 sa na výrobu elektrických lámp používa tantal. V roku 1906 však tieto materiály nahradil volfrám a začal sa používať na výrobu vlákien pre žiarovky. Používa sa dnes pri výrobe moderných žiaroviek.

Na poskytnutie tohto materiálu s vysokou tepelnou odolnosťou sa na kovový povrch nanesie vrstva rénia a tória. V niektorých prípadoch sa vlákno volfrámu vyrába pridaním rénia. Je to spôsobené tým, že pri vysokých teplotách sa tento kov začína odparovať, čo vedie k tomu, že sa závit tohto materiálu stáva tenším. Prídavok rénia do kompozície znižuje účinok odparovania 5-krát.

V súčasnosti sa volfrám aktívne využíva nielen vo výrobe elektrotechniky, ale aj v rôznych vojensko-priemyselných výrobkoch . Jeho pridanie k pištole z ocele poskytuje vysoko účinné materiály tohto typu. Okrem toho vám umožní zlepšiť vlastnosti pancierovej ochrany, rovnako ako urobiť účinnejšie pancier-piercing škrupiny.

záver

Volfrám je jedným z najobľúbenejších materiálov používaných v metalurgii. Pridanie do zloženia vyrobenej ocele zvyšuje ich vlastnosti. Stávajú sa odolnejšími voči tepelnému zaťaženiu a okrem toho stúpa teplota tavenia, čo je obzvlášť dôležité pre výrobky používané v extrémnych podmienkach pri vysokých teplotách . Použitie pri výrobe rôznych zariadení, výrobkov a komponentov, komponentov tohto kovu alebo zliatin na základe neho umožňuje zlepšiť vlastnosti zariadenia a zvýšiť efektívnosť ich práce.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie: