鎢的主要用途:鎢及其合金廣泛應用于電子、電光源工業(yè)。用于制造各種照明用燈泡,電子管燈絲使用的是具有抗下垂性能的摻雜鎢絲。 摻雜鎢絲中添加錸。由含錸量低的鎢錸合金絲與含錸量高的鎢錸合金絲制造的熱電偶, 其測溫范圍極寬(0~2500℃), 溫度與熱電動勢之間的線性關系好, 測溫反應速度快(3 秒),價格相對便宜,是在氫氣氛中進行測量的較理想的熱電偶。 鎢絲不僅觸發(fā)了一場照明工業(yè)的革命,同時還由于它的高熔點,在不喪失 其機械完整性的前提下, 成為電子的一種熱離子發(fā)射體, 比如作掃描電(子顯微) 鏡和透射電(子顯微)鏡的電子源。還用于作 X 射線管的燈絲。在 X 射線管中, 鎢絲產(chǎn)生的電子被加速,使之碰撞鎢和鎢錸合金陽極,再從陽極上發(fā)射出 X 射 線。
為產(chǎn)生 X 射線要求錸鎢絲產(chǎn)生的電子束的能量非常之高,因此被電子束碰撞 的表面上的斑點非常之熱,故在大多數(shù) X 射線管中使用的是轉動陽極。 此外大尺寸的鎢絲還用作真空爐的加熱元件。 鎢的密度為 19.25 克/厘米 3 ,約為鐵(7.87 克/厘米 3 )的 2.5 倍,是周期系最重的金屬元素之一。基于鎢的這一特性制造的高密度的鎢合金(即高比重鎢合金)已成為鎢的一個重要應用領域。 采用液相燒結工藝, 在鎢粉中同時加入鎳、 鐵、銅及少量其他元素,即可制成高密度鎢合金。根據(jù)組分的不同,高密度鎢合金可分為鎢—鎳—鐵和鎢—鎳—銅兩個合金系。通過液相燒結,其密度可達 17~18.6 克/厘米。
所謂液相燒結是指混合粉末壓坯在燒結溫度下有一定量液相存在的燒結過程。其優(yōu)點在于液相潤濕固相顆粒并溶解少量固體物質,大大加快了致密化和晶粒長大的過程,并達到極高的相對密度。比如對通常在液相燒結時使用的鎳鐵粉而言, 當燒結進行時, 鎳鐵粉熔化。 盡管在固相鎢(占 95% 的體分數(shù))中液態(tài)鎳鐵的溶解度極小,但固態(tài)鎢卻易于溶解在液態(tài)鎳鐵中。一旦液體鎳鐵潤濕鎢粒并溶解一部分鎢粉,鎢顆粒則改變形狀,其內部孔隙當液流 進入時立即消失。過程繼續(xù)下去,則鎢顆粒不斷粗化和生長,到最后產(chǎn)生接近 100%致密且具有最佳顯微組織的最終產(chǎn)品。 用液相燒結制成高密度鎢合金除密度高外還有比純鎢更好的沖擊性能,其主要用途是制造高穿透力的軍用穿甲彈。 碳化鎢在 1000℃以上的高溫仍能保持良好的硬度,是切削、研磨的理想工具。
1923 年德國的施羅特爾(Schroter)正是利用 WC 的這一特性才發(fā)明 WC-Co 硬 質合金的。由于 WC-Co 硬質合金作為切削刀具及拉伸、沖壓模具帶來了巨大的商機,很快在 1926~1927 年便實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。簡單地說,先將鎢粉(或 W03)與碳黑的混合物在氫氣或 真空中于一定溫度下碳化,即制成碳化鎢(WC),再將 WC 與金屬粘結劑鈷按一定 比例配料,經(jīng)過制粉、成型、燒結等工藝,制成刀具、模具、軋輥、沖擊鑿巖鉆頭等硬質合金制品。
目前使用的碳化鎢基硬質合金大體上可分為碳化鎢—鈷、碳化鎢—碳化鈦 —鈷、碳化鎢—碳化鈦—碳化鉭(鈮)—鈷及鋼結硬質合金等四類,在當前全球 每年約 5 萬噸鎢的消費量中,碳化鎢基硬質合金約占 63%。據(jù)最近的消息,全球硬質合金的總產(chǎn)量約 33000 噸/年,消耗鎢總供應量的 50%~55%。 鎢是高速工具鋼、合金結構鋼、彈簧鋼、耐熱鋼和不銹鋼的主要合金元素, 用于生產(chǎn)特種鋼的鎢的用量很大。