钨及钨合金素材
钨合金
钨合金的用途
1、灯丝业 钨最早用于制作白炽灯丝。1909年美国库利吉（W.D.Coolidge） 采用钨粉压制、重熔、旋锻、拉丝工艺制成钨丝,从此钨丝生产得到迅 速发展。1913年兰米尔(ngmuir)和罗杰斯 (W.Rogers)发现钨钍 丝（又称钍钨丝）发射电子性能优于纯钨丝后,开始使用钨钍丝,至今 仍然广泛使用。1922年研制出具有优良的抗下垂性能的钨丝（称为 掺杂钨丝或不下垂钨丝），这是钨丝研究中的重大进展。不下垂钨丝 是广泛使用的优异灯丝和阴极材料。50～60年代，对钨基合金进行 了广泛的探索研究，希望发展能在1930～2760℃工作的钨合金，以 供制作航天工业使用的耐高温部件。其中以钨铼系合金的研究较多。 对钨的熔炼和加工成形技术也开展了研究，采用自耗电弧和电子束熔 炼获得钨锭，并经挤压和塑性加工制成某些制品；但熔炼铸锭的晶粒 粗大，塑性差，加工困难，成材率低，因而熔炼－塑性加工工艺未能 成为主要生产手段。除化学气相沉积 （CVD法）和等离子喷涂能生 产极少的产品外，粉末冶金仍是制造钨制品的主要手段。
THAMK YOU
钨合金的分类
1、钼钨合金 含钼和钨两种元素的合金，它包括以钼为基的钼钨合金和以钨为基 的钨钼合金系列。该种合金能以任何比例形成，在所有温度下均为完 全固溶体合金。 2、铌钨合金 以铌为基加入一定量的钨和其他元素而形成的铌合金。钨和铌形 成无限固溶体。钨是铌的有效强化元素，但随着钨添加量的增加，合 金的塑性一脆性转变温度将上升，晶粒也显著长大。因此，要得到高 强度的铌钨合金，须适当地控制钨的添加量，同时还须适量加入细化 晶粒、降低塑性一脆性转变温度的元素如锆和铪等。1961年，美国 研制成功用于航天飞机蒙皮的Nb-10W-2．5Zr合金，以后又发展成 为Nb-10W-1Zr-0．1C合金。70年代初，中国也研制成功 NbWl0Zr2．5和NbWl0Zr1C0．1合金。
钨及钨合金
真空熔炼
电弧炉、电子束炉熔炼
化学气相沉积( CVD)
高纯 H2(99. 99% )和高 纯 WF6 ( 99. 99% ) 为 原 料 气 体，通 过 化 学 反应 WF6 + 3 H2→W + 6HF还原生成钨原子， 在沉积仿形基体上获得钨沉积层 。沉积过
程结束后通过化学腐蚀或将基体在真空炉 中熔化获得沉积钨制品 。沉积制品形状取 决于沉积基体形状，尺寸精确可控
GTA
（A） （C）
（B）
GTA
GTA
EBW/GTAB
GTAB
GTA
Results for alloyed tungsten
GTA
Ebw
Conclusions
由于大多数钨合金韧脆转变温度都在室温以上，焊前对工件机械加工等处理 需要十分小心。
对于非合金化钨合金的单道焊接需要预热以避免裂纹的产生。
电触头、电 接点以及半 导体支承件 和火箭喷管
氩弧焊接、 等离子焊接 与切削、非 自耗电弧炉 等高温电极
电子管热阴 极、高温放 电电极和氩 弧焊电极
钨合金的制备工艺
粉末冶金
将钨粉与合金元素粉末或其他添加剂粉末充分混 合，再进行压制成形、预结、烧结等工序而成合 金锭坯，并对锭坯进行各种塑性加工可制成棒、 丝、片材等
chamber <5*10-5torr
1hr
pure argon
V=10ipm
I=350A
U=10~15V GTAB
filler metal tungsten and W26% Re(铼)
EBW 5*10-6torr 150KV 20mA
GTA
Results for unalloyed tungsten
钨的应用特点及原理图解
钨的应用特点及原理图解1. 钨的概述钨是一种金属元素，其化学符号是W，原子序数是74。
钨的特点包括高熔点、高密度、高韧性和耐腐蚀性。
钨广泛用于各种工业领域，如航空航天、电子、化工、冶金等。
2. 钨的应用特点•高熔点–钨的熔点为3422℃，是所有金属中熔点最高的。
这使得钨成为制作高温零件的理想材料，如航天器的导螺旋和火箭喷嘴。
•高密度–钨具有高密度，大约为19.3克/立方厘米。
由于其高密度，钨被广泛用于制造高屏蔽产品，如射线防护设备、防护服以及核医学设备等。
•高韧性–钨具有优秀的抗拉强度和韧性，可用于制造各种工具，如钨钢刀具、钨丝、电极等。
钨丝通常用于电子设备中的发光二极管（LED）和半导体器件。
•良好的耐腐蚀性–钨具有出色的耐腐蚀性，可以在恶劣环境下长时间使用。
因此，钨被广泛应用于化工、冶金和海洋工程等领域。
3. 钨的应用领域钨由于其独特的特点，在不同领域具有广泛的应用。
•航空航天–钨的高熔点和高密度使其成为航空航天领域的理想材料。
钨合金被广泛应用于火箭、导弹和卫星等高温及高荷载环境下的零件制造。
•电子工业–钨被广泛应用于电子器件、集成电路和半导体行业。
钨丝常用于电子器件中的热阴极和阴极射线管（CRT）。
钨合金也被用作硅片制造的导热材料。
•化工领域–钨的耐腐蚀性使其成为化工工业中重要的材料之一。
它被用于制造催化剂、反应器、炉具和管道等化工设备。
•冶金行业–钨的高熔点和高密度使其成为冶金行业的重要材料。
钨被用于制造高温合金、高速钢和切削工具等。
•其他领域–钨还被应用于核能工业、医学领域（如CT扫描中的X射线源）、船舶建造和太阳能行业等。
4. 钨的应用原理图解以下图解展示了钨在航空航天、电子工业和化工领域的应用原理：4.1 航空航天领域应用原理图解// 插入航空航天领域应用原理图解图示4.2 电子工业领域应用原理图解// 插入电子工业领域应用原理图解图示4.3 化工领域应用原理图解// 插入化工领域应用原理图解图示以上是钨的应用特点及原理图解的介绍，钨的独特特性使其成为各个领域中不可或缺的材料，为现代工业发展做出了重要贡献。
钨及钨合金
钨及钨合金的焊接
报告人：**
钨及钨合金简介
目录
钨及钨合金的焊接性
钨及钨合金简介
ห้องสมุดไป่ตู้
基本信息
钨 元素周期表第六周期ⅥB族元素，为稀有高熔点金属。元素符号W， 原子序数 74，相对原子质量183.85。致密块状金属钨呈银白色光泽。
表1 钨的主要物理性质
密度 ρ /kg·
m-3
熔点 T/K
沸点 T/K
19300
(293K) 17700
3680±2.0 5930
(熔点温 度的液体)
蒸气压 ρ /kPa
热导率 线胀系数
λ /W·m- α l/K-1 1·K-1
抗拉强度 σ b/MPa
弹性模量 E/MPa
3.38×10-13 (2000K)
7.75×10-7 （2800K）
1800
(未退火丝)
174(300K)
钨合金的高温强度
钨合金分类和用途（按照所添加元素的不同）
钨合金
钨铼合金
钨钼合金
高密度钨 合金
钨铜合金 钨银合金
铈钨合金 镧钨合金 钇钨合金
钍钨合金
电子管、显 像管、灯泡、 高温热电偶
等
电子管热丝、 玻璃封接引 出线和电火 花切割线
陀螺转子、 射线屏蔽材 料、压铸模、 配重材料和 穿甲弹体
钨(W)
钨铼合金中，铼的添加,不仅能提高材料强度, 提高合金的再结晶温度约200～400℃，使二 次再结晶后塑性好、晶粒长大缓慢，而且可以 显著降低塑性－脆性转变温度。添加的铼如超 过30%，就会损害合金的加工性能。钨铼合金 还具有较高的热电势，在2200℃下，其热电 势与温度成直线关系。钨铼热电偶测量温度可 高达3000℃，是优异的高温热电偶材料。
储氢合金
由于石油和煤炭的储量有限，而且在使用过程 中会带来环境污染等问题，尤其是20世纪70 年代全球石油危机，使氢能作为新的清洁燃料 成为研究热点。在氢能利用过程中，氢的储运 是重要环节。1969年荷兰飞利浦公司研制出 LaNi5储氢合金，具有大量的可逆地吸收、释 放氢气的性质，其合金氢化物LaNi5H6中氢的 密度与液态氢相当，约为氢气密度的1 000倍。
晶体结构及晶格常数Α-W：体心立方 A=3.16524 NM（25℃）
晶胞参数： a = 316.52 pm，b = 316.52 pm，c = 316.52 pm，α = 90°，β = 90°，γ = 90° β-W：立方晶格 a=5.046 nm（630℃以下稳定） 弹性模量：35000—38000 MPa（丝材） 扭力模量：～36000Mpa
钨合金的密度可达16.5~19.0g/cm^3。较常用 的主要有：W-Ni-Cu和W-Ni- Fe两大系列。这种 材料在密度、强度、硬度、延展性、导电/热 性等物理性能中都有显著的特点，因而在国防 工业、航空航天工业，医疗行业、电气行业等 行业中得到广泛的应用
钨合金的性能
密度高：高密度钨合金的密度一般为 16.5~19.0g/cm^3，即相当于钢密度的两倍以 上。 抗拉强度高：烧结态W-Ni- Fe高密度合金的抗 拉强度为800~1000MPa，热处理和形变加工 处理后其强度可提高到1300~1500 MPa。 延性好：W-Ni-Fe高密度合金具有很好的延性， 其烧结态的伸长率可以达到10%~15%，经真 空或气氛脱氢处理后，伸长率可提高到 20%~30%。
钨合金（高比重合金）介绍
钨合金（高比重合金）介绍什么是钨合金？钨合金通常为难熔金属，一般由W-Ni-Fe (钨-镍-铁) 或W-Ni-Cu (钨-镍-铜) 或W-Ni-Cu-Fe (钨-镍-铜-铁)构成，有些钨合金还有添加Co (钴)、Mo (钼)、Cr (铬)等。
他们有很高的熔点，密度是钢铁的2倍，并且重量比铅重50%。
钨的含量在合金中通常占90%~98%，这也正是钨合金能有高密度（通常为16.5克/厘米3~18.75克/厘米3）的原因所在。
Ni、Fe、Cu则被用作是粘合剂，起到让易脆的钨粘结在一起的作用，从而，增强钨合金的延展性，使其易于加工。
Ni-Fe是交常用的添加剂，其比例为7Ni:3Fe或8Ni:2Fe（重量之比）。
钨合金常规的生产流程包括混料，冷压和液相烧结直至所需的密度。
在液相烧结的过程，这种基体合金呈熔解态，有助于钨更好地溶与液体，使钨大颗粒（20~60微米）分散到这种基体合金中。
这种处于烧结态的材料通常还要进行热机械处理过程，如：锻造，以便增强其硬度和强度。
目前高比重合金（钨合金）的成分以WNiFe颇受欢迎，例如93W-4.9Ni-2.lFe和95W-4Ni-lFe。
在WNiFe合金中添加适量的钴可以增强他的强度和延展性。
钨合金的主要性能钨合金有许多特殊的性能，比如：体积小但高密度（通常为16.5克/厘米3~18.75克/厘米3），高熔点，硬度大，出色的耐磨性，高极限抗拉强度，延展性好，低蒸气压，耐高温，热稳定性好，易加工，耐腐蚀，良好的抗震性，极高的辐射吸收能力，优秀的抗冲击能力和抗龟裂性，并且无毒环保，与国际环境保护标准是一致的。
钨合金的应用由于钨合金具有上述特殊的性能，被广泛应用于许多领域，比如：运动方面，包括高尔夫杆，渔坠子，飞镖，汽艇，赛车；医学方面，包括辐射屏蔽件，瞄准仪，同位素容器，防辐射试管；科技方面，包括钨合金电子分装片，石油钻井，煤矿开采；军事方面，子弹，榴霰弹，飞航式导弹平衡球，等等。
钨相关资料-钨铜网
钨相关资料介绍钨是银白色金属，熔点高达3400℃；钨的硬度大、密度高、高温强度好。
钨主要用于生产硬质合金和钨铁。
钨与铬、钼、钴等组成耐热耐磨合金用于制作刀具、金属表层硬化材料、燃起拉机叶片。
钨与钽、铌、钼等组成难熔合金。
钨铜和钨银合金用于制作电灯泡、电子管的部件和电弧焊的电极。
钨的一些化合物可作荧光剂、颜料、染料等。
钨广泛应用于石油和天然气、矿业、电子、金属加工、机器设备、重型制造业,这些部门使钨的应用达到总量的85%,其他应用于军事、核能和航空航天工业等。
随着经济的发展,科技的进步,中国钨的应用范围正在逐步扩大,产品品种日益增加,极大地满足了国民经济建设和国防军事建设的需要。
美国、日本、西欧是世界钨的主要消费国，合计占世界总消费量的60％～65％，但这些国家钨精矿产量只能满足需求量的12％～15％，大多靠进口满足需要，因而也是最重要的钨进口国。
中国是世界上最大的钨供应国。
钨，TUNGSTEN，源自瑞典文tungsten，意为“沉重的石头”。
W的符号，由它的德国名字Woifram而来，1783年发现。
是具有最高熔点3,140℃的金属，用钨做成的灯丝耐得住灯泡的高热，其他用途包括制造超高速钻孔器和汽车分配器的尖端。
化学周期系第VI类副族元素，原子序数74．自从1879年爱迪生发明了灯泡以来，金属钨便大显神通．白炽灯、碘钨灯和真空管中的灯丝，都是用钨丝做成的．因为钨是熔点最高的金属，它的熔点高达3410℃，当白炽灯点亮的时候，灯丝的温度高达3000℃以上，因此它素有“烈火金刚”之美称．钨最初是从瑞典出产的一种当时称之为“重石”的白色矿石当中发现的．1781年瑞典化学家舍勒把这种矿石进行分析，证明其中并不含锡，也不含铁，只含有石灰和另一种特殊的固体物质．舍勒称此物质为“tungsticacid”(钨酸)，并且认为，将钨酸还原，有获得一种新金属的可能．当时称之为“重石”的矿物，现在知道它的主要成分就是钨酸钙，是含钨的重要矿石，称它为白钨矿．1783年，西班牙的两位化学家德鲁亚尔兄弟从瑞典的一种黑褐色的矿石中，也得到了已被舍勒所发现的钨酸．于是他们将钨酸和木炭粉末的混合物，放在一只密封的泥制坩埚中用高温进行灼烧．灼烧完毕，待坩埚冷却，将盖移去，发现坩埚中生成一种黑褐色的金属颗粒。
钨合金方面知识点总结
钨合金方面知识点总结一、钨合金的组成钨合金是以钨为主要成分，同时掺杂其他合金元素形成的。
钨合金的主要成分包括钨、钴、镍、铁等。
其中，钨的含量一般在80%以上，而钴、镍、铁等合金元素的含量则在20%以下。
这一组成可以使钨合金具有极高的硬度和耐磨性，从而适用于多种高强度、高耐磨的工程应用场合。
二、钨合金的性能1. 高硬度钨合金的硬度非常高，通常在HRC硬度标准下可以达到65到70以上，硬度比一般的工程钢材高出很多倍。
这使得钨合金在加工材料时具有极大的优势，可以有效地延长其使用寿命。
2. 耐磨性由于钨合金含有大量的钨金属，其耐磨性能非常出色。
在使用过程中，钨合金可以有效地抵抗材料的磨损，并且具有较高的磨损耐受能力。
因此，钨合金制品通常可以在比较恶劣的环境中使用，具有较长的使用寿命。
3. 耐腐蚀性钨合金具有较好的耐腐蚀性能，可以在大部分的化学腐蚀环境中稳定地工作。
这使得钨合金在一些特殊的工程领域中被广泛应用，比如在海洋工程、化工设备等方面。
4. 高密度钨合金的密度非常大，达到了19.3g/cm³，是一般钢材的两倍以上。
这样的高密度使得钨合金在一些具有振动、冲击环境下仍然能够稳定地工作，进一步拓展了其应用领域。
5. 高熔点钨合金的熔点非常高，达到了3422℃，是一般工程金属材料的数倍。
这使得钨合金可以在高温工作环境下保持稳定的物理和化学性能，对于高温设备的制造具有重要意义。
三、钨合金的加工钨合金的加工由于其硬度和耐磨性，相对会更加困难。
一般的切削工具对于钨合金的切削效果并不理想，容易导致切削工具的磨损和损坏。
因此，通常需要采用专用的加工工艺来加工钨合金。
1. EDM加工电火花加工（EDM）是一种适用于钨合金的加工方法。
通过EDM可以精确地加工出复杂形状的工件，并且可以实现较高的加工精度。
这使得EDM在钨合金的加工中得到了广泛应用。
2. 粉末冶金粉末冶金是一种常见的钨合金制备方法。
通过粉末冶金可以制备出各种需要的形状和尺寸的钨合金制品，同时还可以控制其组织和性能。
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GTA
（A）
（B）
（C）
GTA
GTA
EBW/GTAB
GTAB
GTA
Results
for alloyed tungsten
GTA
Ebw
Conclusions
由于大多数钨合金韧脆转变温度都在室温以上，焊前对工件机械加工等处理 需要十分小心。
对于非合金化钨合金的单道焊接需要预热以避免裂纹的产生。
钨合金的高温强度
钨合金分类和用途（按照所添加元素的不同）
钨合金
钨铼合金
钨钼合金
高密度钨 合金
钨铜合金 钨银合金
铈钨合金 镧钨合金 钇钨合金
钍钨合金
电子管、显 像管、灯泡、 高温热电偶 等
电子管热丝、 玻璃封接引 出线和电火 花切割线
陀螺转子、 射线屏蔽材 料、压铸模、 配重材料和 穿甲弹体
电触头、电 接点以及半 导体支承件 和火箭喷管
氩弧焊接、 等离子焊接 与切削、非 自耗电弧炉 等高温电极
电子管热阴 极、高温放 电电极和氩 弧焊电极
钨合金的制备工艺
粉末冶金
将钨粉与合金元素粉末或其他添加剂粉末充分混 合，再进行压制成形、预结、烧结等工序而成合 金锭坯，并对锭坯进行各种塑性加工可制成棒、 丝、片材等金百科全书总编辑委员会《金属材料卷》编辑委员会 编.中国冶金百科全书· 金属材料.北京： 冶金工业出版社.2001.第836-837页.
中国冶金百科全书总编辑委员会《有色金属冶金》卷编辑委员会,冶金工业出版社《中国冶金百科全 书》编辑部 编.中国冶金百科全书· 有色金属冶金.北京：冶金工业出版社.1999.第820-824页.
真空熔炼
电弧炉、电子束炉熔炼 高纯 H2(99. 99% )和高 纯 WF6 ( 99. 99% ) 为 原 料 气 体，通 过 化 学 反应 WF6 + 3 H2→W + 6HF还原生成钨原子， 在沉积仿形基体上获得钨沉积层 。沉积过 程结束后通过化学腐蚀或将基体在真空炉 中熔化获得沉积钨制品 。沉积制品形状取 决于沉积基体形状，尺寸精确可控
马捷,魏建忠,王从曾,范爱玲. 化学气相沉积法制备钨管性能研究[J]. 兵工学报. 2011(06) 范景莲,刘涛,成会朝. 中国钨基合金的进步与发展[J]. 中国钨业. 2009(05) 王玉金,张太全,周玉,雷廷权,宋桂明. 钨合金的设计窗口研究进展[J]. 稀有金属材料与工程. 2009(S1) BY N . C. C O L E , R. G . G I L L I L A N D A N D G . M . S L A U G H T E R.Weldability of Tungsten and Its Alloys[J].W E L D I N G R E S E A R C H S U P P L E M E N T.1971(09).419-426.
GTA chamber <5*10-5torr 1hr pure argon V=10ipm I=350A U=10~15V
GTAB filler metal tungsten and W26% Re(铼) EBW 5*10-6torr 150KV 20mA
GTA
Results
for unalloyed tungsten
W-26%Re/W-25%Re-30%Mo 韧脆转变温度在室温之下，不需要预热，但是 当焊件较大结构复杂时最好预热和采用多道焊接工艺。
对于采用粉末成型工艺制成的产品，在焊缝区域均存在气孔，气孔数量的多 少取决于母材的成形过程和化学成分。 焊前的应力释放减小了裂纹的敏感性，焊后热处理可以增加焊缝的韧性。
174(300K)
(熔点温 度的液体)
（2800K）
(退火丝)
钨提取冶金原则工艺流程
钨合金 以钨为基添加其他元素形成的合金，是一类重要的难熔金属材料。 1913年研制出钍钨合金，1922年发明了抗下垂钨丝，1935年研制出高密度钨 合金，20世纪50年代研制出钨铼合金。 钨的合金化 为了使钨获得或改善某些性能，常添加一定量的某些元素而实现。 例如，为了改善钨的塑性并获得良好的热电性能以便制备高温热偶，在钨中加 入铼，形成了一系列的钨铼合金。为了获得高密度、高强度、塑性好、易机加 工等综合性能，则在钨中加入镍和铁或铜等，形成一系列的高密度钨合金。钨 的强化有固溶、弥散、沉淀和加工硬化等途径。钨材在高温使用时，单纯固溶 强化尚不够时，可在固溶强化(如钨中加铼)基础上再进行弥散强化或沉淀强化， 提高高温强度 ，如用弥散的 ThO2 和沉淀的 HfC 强化 （铪 ，金属 Hf ）。在 2000～2500℃时，W-ThO2系、W-Re-ThO2系、W-Re-HfC系合金都具有高的 高温强度。在再结晶温度以下使用的钨合金，采用加工强化的方法，也是有效 的强化途径。
钨及钨合金的焊接
报告人：**
目录
钨及钨合金简介
钨及钨合金的焊接性
钨及钨合金简介
基本信息
钨 元素周期表第六周期ⅥB族元素，为稀有高熔点金属。元素符号W， 原子序数 74，相对原子质量183.85。致密块状金属钨呈银白色光泽。
表1 钨的主要物理性质
密度
ρ /kg· m-3
19300 (293K) 17700
熔点 T/K
沸点 T/K
蒸气压 ρ /kPa
3.38×10-13 (2000K)
热导率
线胀系数 λ /W·m- α l/K-1 1·K-1 抗拉强度 σ b/MPa 弹性模量 E/MPa
1800 4.596 ×10(未退火丝) 1100 350000～ 380000 (丝材)
3680±2.0
5930 7.75×10-7
化学气相沉积( CVD)
钨及钨合金的焊接性
Materials
试板规格 :1/16 in.(thick)x0.5in.(wide) Procedure Gas Tungsten-Arc Welding Gas Tungsten-Arc Braze Welding
Electron Beam Welding