В 1781 году шведский ученый Карл Вильгельм Шееле открыл новый химический элемент — вольфрам. Минерал «вольфрамит» неоднократно изучали, и в 1783 году, в результате выведения кислоты из состава данного вещества, был получен вольфрам в виде порошка. Для этого потребовалось восстановление триоксида вольфрама с использованием углевода.
Вещество продолжали изучать, сравнивая с другими аналогичными металлами. Однако лишь спустя 100 лет вольфрам стал применяется в промышленности. Высокопрочный, твердый, тугоплавкий металл относится к IV группе элементов в периодической системе Менделеева. Он занимает особое место среди других элементов, благодаря своим уникальным свойствам. Рассмотрим их более подробно с учетом важности при создании изделий из вольфрама.
Отличительные свойства вольфрама
Учеными было доказано, что вольфрам обладает высокой прочностью и огнеупорностью (относится к тугоплавким металлам). Обработка этого материала возможна только при экстремальной температуре плавления, и именно этот подход применяется при создании различных сплавов. Также к особенностям вольфрама относятся:
ВОЛЬФРАМ — Самый тугоплавкий металл на ЗЕМЛЕ!!! ИСПАРИЛИ ВОЛЬФРАМ.
- Высокая точка кипения, а также малая скорость испарения в процессе правления (что сопровождается незначительным термическим эффектом — низкий коэффициент расширения металла);
- Механическая обработка только при нагревании металла;
- Один из самых твердых, тугоплавких металлов с плотностью в 2,5 раза больше, чем у свинца и других аналогичных веществ (19,3 г/см3);
- Температура кипения составляет около 6000 °C, а температура плавления — 3395 °C;
- Еще одной отличительной чертой вольфрама является наличие кубической объемно-центрированной кристаллической решетки.
Обратите внимание, что металл вольфрам является составным элементом 15 минералов. На сегодняшний день этот материал активно применяется в промышленности. Так, например, за счет высокой плотности и прочности, он отлично подходит для изготовления различных деталей оборудования. Это могут быть всевозможные подогреватели, спирали или катоды, а также крючки и поддерживающие элементы, для которых важна упругость металла.
Вольфрамовые твердые сплавы
Вольфрамовые сплавы создаются методом порошковой металлургии, то есть нагреванием порошка вольфрама при высокой температуре. Они могут быть представлены в виде слитков, кусков после обработки под прессом (в зависимости от требований к готовому изделию). Существует большое количество сплавом вольфрама и сфера применения изделий из этих материалов. Основными видами сплавов являются:
- Рений-вольфрам, который используют в промышленности для изготовления термопар (измерение температуры металлов в углеродной среде).
- Вольфрам-молибден нужен для производства горячекатаных листов и других аналогичных изделий (теплообменников, печей, установок отжига разного топлива).
- Вольфрам-железо-никель подходит для изготовления транспортных контейнеров, кейсов для перевозок опасных веществ (благодаря высокой прочности).
В компании «Специальные материалы» предоставлен следующий сплав из вольфрама:
Выстрелили в Пластину из ВОЛЬФРАМА!
AERIS 1750 — Российский аналог ВЧ — Сплав W 99.9%
Источник: special-materials.com
Вольфрам: почему его так назвали? Еще один пример «вредного» металла
Вольфрам — элемент таблицы Менделеева номер 74, твердый, блестящий металл серебристо-серого цвета. Обозначается буквой W (Wolframium). Это самый тугоплавкий из металлов, при этом из всех элементов таблицы Менделеева только углерод имеет еще более высокую температуру плавления.
bonchan Shutterstock.com
По-немецки его называют Wolfram, по-английски — Tungsten (по-французски — так же). Хотя металл был открыт в 80-х годах XVIII века, прозвище «Вольфрам» (или по-немецки — «Wolf Rahm») было известно немецким металлургам задолго до этого. Горняки и металлурги еков заметили, что при прокаливании одной из оловянных руд теряется много олова, которое при этом переходит в шлак, в пену. В своем трактате о горном деле и металлургии Агрикола приводит латинское название этого эффекта, он называет его на латыни Spuma Lupi, или Lupus spuma, что означает «волчья пена». А по-немецки это как раз и будет «Wolf Rahm» — «волчья пена».
А во Франции и англосаксонском мире металл знают под другим именем. Шведский химик Шееле в 1781 году в результате обработки «тяжелых камней» («tungsten» — швед. tung sten, «тяжелый камень») новой для него породы азотной кислотой получил тяжелый камень желтого цвета (мы теперь знаем, что это не чистый вольфрам, а триоксид вольфрама).
В 1783 году испанские химики братья Элюар из саксонского минерала вольфрамита получили некую желтую окись нового металла, а уже из нее — новый металл, вольфрам.
При этом ни Шееле не претендовал на лавры первооткрывателя, ни братья Элюар не настаивали на своем приоритете. Минерал, из которого Шееле выделил первый вольфрам, теперь знают как шеелит.
Ныне вольфрам добывают в общих чертах так же, как сделали первооткрыватели (правда, не килограммами, а тысячами тонн в год). Из рудных концентратов получают триоксид WO3, а затем из него при помощи водорода при температуре около 700 о С, получают порошок, который обрабатывают методами порошковой металлургии из-за его сверхтугоплавкости. Порошок прессуют, затем спекают в атмосфере водорода при примерно 1200 о , а затем пропускают мощный электрический ток. Металл нагревается до 3000 о и спекается в слиток. Дальнейшая очистка происходит методом зонной плавки.
На Всемирной выставке 1900 г. в Париже были продемонстрированы образцы стальных сплавов с вольфрамом. После этого во всех промышленно развитых странах в металлургии стали применять вольфрам. Его главная особенность, как легирующей добавки, заключается в том, что стальные сплавы с вольфрамом сохраняют твердость и прочность при высокой температуре, что дает таким сплавам огромное преимущество при применении в металлообработке. Резцы, фрезы, прочие инструменты для точной обработки металла оказываются вне конкуренции по сравнению с остальными сплавами — они сохраняют прочность при сильном нагреве, который неизбежен при металлообработке, а значит позволяют изготавливать металлические изделия с намного более высокой точностью. Лучшие инструментальные стали обязательно содержат вольфрам.
Сегодня металл используется более чем широко, правда в основном — в виде сплавов. Но к тому же он весьма популярен и у ювелиров — кольца из вольфрама очень красивы. В наше время в мире добывается до 30 тыс. тонн вольфрама в год. Металлургия поглощает до 92% производимого вольфрама. Остальное используется для получения катализаторов и пигментов.
Краска из окиси вольфрама была долгое время одним из секретов производства китайского фарфора.
Сплавы и карбиды вольфрама используются как в танковой броне, так и в бронебойных сердечниках снарядов, в наиболее важных частях двигателей внутреннего сгорания и реактивных двигателей. Спирали электрических лампочек — это тоже вольфрам.
Кроме металлообработки, сплав вольфрама, никеля и меди используется для изготовления контейнеров для хранения радиоактивных веществ — он поглощает излучения на 40% лучше свинца. По этой же причине этот сплав используется и в радиотерапии.
Сплав карбида вольфрама и 16% кобальта настолько прочен, что является заменителем алмаза при бурении скважин.
Практически всегда содержит вольфрам высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», маркировка которой начинается на букву Р.
Дителлурид вольфрама WTe2 имеет термо-ЭДС около 57 мкВ/К и применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую.
Сульфид вольфрама WS2 используется в качестве высокотемпературной смазки, сохраняя свойства смазки при нагреве до 500 о С.
Когда во время Первой мировой войны Германия была блокирована и отрезана блокадой от источников вольфрамового сырья, немцы начали использовать завалы того самого шлака, который создали металлурги средних веков. При обработке этих «древних свалок» Германия обеспечила себя примерно 100 тоннами вольфрама в год на все время войны.
Источник: www.shkolazhizni.ru
Вольфрам — полезные свойства и особенности металла
Название этого элемента сразу вызывает ассоциации с электрической лампочкой. Нить накаливания, которая светится внутри стеклянной колбы, сделана из этого материала. Это вольфрам.
Что представляет собой
Вольфрам – это металл, химический элемент, занимающий ячейку периодической системы Менделеева № 74.
По блеску и сероватому цвету схож с платиной.
Относится к металлам «туговскипающей» и «тугоплавкой» групп. По тугоплавкости уступает только жидкому углероду. Данное свойство позволяет отличить его от других металлов.
Международное обозначение – W (Wolframium).
Как был открыт
Знакомство людей с вольфрамом датируется эпохой Средневековья.
Старатели
Вольфрам получали еще европейские старатели при восстановлении олова. Но его считали «мусором», засоряющим ценный элемент. Под влиянием вольфрамовой руды в процессе восстановления часть олова превращалась в шлак, уменьшая долю чистого вещества.
Отсюда присказка, которая появилась у старателей: «Вольфрам сжирает олово, как волк овечку».
Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%
Наука
История открытия вольфрама связана с несколькими учеными-химиками:
- В середине 18 века швед Аксель Фредерик Кронштедт открыл тяжелый металл, названый им Tung Sten (по-шведски – тяжелый камень).
- Через 30 лет за дело взялся его соотечественник, член академии наук страны Карл Шееле. Свободное от работы в аптеке время он отдавал экспериментам в домашней лаборатории. Его считают «отцом» не только вольфрама. В списке также барий, марганец, кислород, хлор. Из вольфрамовой руды (тунгстена) он выделил соль кислоты, не числящейся в реестрах.
- Дальнейшую работу над соединением доверил испанским коллегам братьям Элюар. Которые и получили новый элемент.
Название и символ металла – Wolframium и W – предложил Йенс Якоб Берцелиус.
Этимология названия вольфрама имеет немецкие корни: Wolf Rahm («волчий крем/сливки»).
А тунгстен переименовали в честь ученого – в шеелит.
Как представлен в природе
Самородный цветной металл вольфрам на планете не встречается. Он представлен в виде руды либо минералов.
Руды состоят из соединений вольфрама с железом, марганцем, кальцием, иногда другими элементами, включая редкоземельные.
Минералы – это вкрапления в граниты (до 2%). Из них промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрам с железом и марганцем) и шеелит (с кальцием).
Каждая тонна земной коры содержит 1,30 г вольфрама.
Физико-химические характеристики
Чистый вольфрам – в числе первых по плотности, твердости, первый по температуре плавления и кипения среди металлов. Эти физические свойства дополняет химическая стойкость даже при запредельных температурах.
| Вольфра́м / Wolframium (W), 74 |
| 183,84(1) а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 4f14 5d4 6s2 |
| 137 пм |
| 170 пм |
| (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| 2,3 (шкала Полинга) |
| W ← W3+ 0,11 В W ← W6+ 0,68 В |
| +2, +3, +4, +5, +6 |
| 769,7 (7,98) кДж/моль (эВ) |
| 19,25 г/см³ |
| 3695 K (3422 °C, 6192 °F) |
| 5828 K (5555 °C, 10031 °F) |
| 285,3 кДж/кг 52,31 кДж/моль |
| 4482 кДж/кг 824 кДж/моль |
| 24,27 Дж/(K·моль) |
| 9,53 см³/моль |
| кубическая объёмноцентрированная |
| 3,160 Å |
| 310 K |
| (300 K) 162,8 Вт/(м·К) |
| 7440-33-7 |
При 1580°C легко куется, вытягивается до тонкой проволоки.
Данные преимущества создает структура вещества.
На воздухе с относительной влажностью менее 60% сопротивление металла коррозии стопроцентное.
Месторождения, добыча
Месторождения вольфрамовой руды на планете не редкость, запасы оцениваются миллионами тонн.
Крупнейшими залежами располагают КНР, Казахстан, Канада, США. Меньше сырья у России, Португалии, Узбекистана, других стран.
Глобальные объемы производства – 48-51 тысяча тонн вольфрама ежегодно. Безусловный лидер Китай (80%).
Добыча ведется закрытым либо карьерным способом.
Источник: jgems.ru