【鎢業故事】戰略金屬——鎢

鎢屬于稀有難熔金屬，具有優良的物理、化學和機械加工性能，鎢制品被廣泛應用于國民經濟幾乎所有領域，在國防軍工和高新產業等關鍵領域更是不可或缺的重要原材料和功能性材料，尤其在保障國防安全和經濟安全方面發揮了重要作用。為講好鎢業故事，普及鎢金屬行業的科學知識，中國鎢業協會承辦了鎢工業科普知識征文活動。本刊公眾號將陸續發布鎢工業科普知識征文活動獲獎作品，以饗讀者。本文節選自征文活動三等獎作品《鎢的前世今生》，作者為自貢硬質合金責任有限公司型材事業部羅剛。

鎢是什么

鎢是一種金屬元素，元素符號為W，原子序數為74，在元素周期表中位于第六周期的VIB族，鎢金屬單質是一種銀白色有光澤的有色稀有金屬，硬度極高，莫氏硬度達到7.5；熔點極高，達到3410℃，是熔點高的難熔金屬；常溫下不受空氣侵蝕，化學性質較為穩定。

硬質合金刀具

鎢粉

鎢的發現

一、鎢的歷史可以追溯到17世紀。當時，德國薩克森州厄爾士山脈的礦工注意到，錫石的還原會被一些不知名的礦石干擾，這些礦石在冶煉過程中會產生礦渣，好像如狼吞食食物一般降低錫的產出率，人們便用德文狼（wolf）、泡沫（rahm）組合成一個復合詞將這種礦石命名為“wolfrahm”，可見鎢的登場在開始并不受人歡迎。

二、1758年，瑞典化學家和礦物學家克朗斯泰德將該礦石正式命名為“tungsten”，瑞典語里意為“重石”，他深信這種礦物中含有某種未知的元素。

三、1781年瑞典化學家卡爾·威廉·舍耶爾發現了白鎢礦，并從中提取出了鎢酸。

四、1783年西班牙人德普爾亞發現了黑鎢礦，也從中提取出鎢酸，同年，用碳還原三氧化鎢第一次得到了鎢粉，鎢這種元素才終展現在世人眼中。

鎢的發展

斗轉星移，時間來到了19世紀，隨著冶金技術和化學學科的不斷進步，人們開始逐漸將鎢投入到工業生產中去。

1841年，化學家Robert Oxland取得了鎢酸鈉、鎢酸和金屬鎢生產方法的英國專利權，這是鎢現代化學歷史上的一個重大進步，為鎢的現代化生產開辟了道路。

1864年，馬歇特首次將5%的鎢加入到工具鋼中，制成的刀具使金屬切削速度一下子提高了50%。這也是鎢首次在工業行業嶄露頭角。

1900年巴黎世界博覽會上首次展出了加入了鎢元素的高速鋼，從這里開始，鎢開始受到全世界工業強國的關注，鎢的提取工業的也得到了迅猛發展，鎢開始成為重要的合金元素。

1925年施勞特爾獲得發明碳化鎢鈷硬質合金的美國專利權，這種專利方法于1926年首先在歐洲用于工業生產，這是現代鎢工業生產工藝的基礎。

YG6鎢剛制品

1927年，以碳化鎢為主成分研制出硬質合金開始被廣泛使用，鎢進入了其工業發展史中的一個重要階段，在這一時間段內鎢合金各方面的性質都超過了傳統工具鋼，鎢開始在現代技術中得到廣泛應用。

鎢的應用

由于其的金屬特性，鎢已被廣泛應用于幾乎所有的工業行業，在哪里都能找到鎢及其衍生產品的應用

工業領域：由于硬度高，鎢的加入可以顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性，是一種重要的合金元素，被廣泛應用于各種鋼材的生產中，其產品被用于制作各種工具，如鉆頭、銑刀以及模具等；碳化鎢具有高耐磨性和難熔性，其硬度接近金剛石，因而常被用于硬質合金的生產中。碳化鎢基硬質合金主要被用于制造切削工具、礦山工具以及模具等；鎢是熔點高的難熔金屬，具有較高的硬度，所以也常被用來制造耐磨合金，生產諸如航空發動機的活門、渦輪機葉片等耐磨零件；而鎢與其他難熔金屬（如鉭、鈮、鉬、錸）的合金則擁有更優的耐磨性能，可被用于生產火箭噴管、發動機等高熱強度的零件；鎢也被大范圍用于制造高比重合金，這些高比重合金由于強度高、導熱系數大、導電性能良好、加工性能優等特點，常被用于制造散熱片、閘刀開關等觸頭材料。

應用了鎢合金的航空發動機

電子領域:鎢的可塑性強、蒸發速度小、熔點高、電子發射能力強，因而被廣泛應用于電子和電源工業。例如鎢絲的發光率高，使用壽命長，而常用來制造各種燈泡燈絲，如白熾燈、碘鎢燈等。此外，鎢絲還可以用于制造電子振蕩管的直熱陰極和柵極以及各種電子儀器中的陰極加熱器。

化工領域：鎢的化合物常用來生產某些類型的油漆、顏料、油墨、潤滑劑和催化劑等。如鎢酸鈉常用于金屬鎢、鎢酸和鎢酸鹽的制造以及染料、顏料、油墨、電鍍等方面；鎢酸在紡織工業中常用作媒染劑與染料，在化學工業中用作制取高辛烷汽油的催化劑；二硫化鎢常在有機合成中使用，如在合成汽油的制取中用作固體的潤滑劑和催化劑；青銅色的氧化鎢被用在繪畫中。

醫療領域：鎢由于硬度和密度都很高，而使得鎢合金非常適合應用于X射線以及輻射防護等醫學領域。常見的鎢合金醫用產品有X射線陽極，防散射板，放射性容器和注射器屏蔽容器等。

鎢聚合物防輻射材料

軍事領域：在一戰初期，德國含鎢槍管發射1.5萬發子彈才報廢，而俄法等國生產的輕機槍槍管因為沒有含鎢，發射6000發子彈就報廢了。鎢還是動能穿甲彈的重要材料，鎢芯穿甲彈早期出現于二戰時期，當時廣泛使用的風帽穿甲彈、風帽被帽穿甲彈、次口徑脫殼穿甲彈都是以碳化鎢作為彈芯材料，例如德軍虎式坦克的88毫米主炮使用的碳化鎢風帽被帽穿甲彈在500米距離上可穿透156毫米均質鋼裝甲。二戰之后又發展出鎢合金彈芯，并改進穿甲彈的彈型設計，由此誕生長桿式尾翼穩定鎢合金脫殼穿甲彈，能夠有效對付先進的復合裝甲，長桿式尾翼穩定鎢合金脫殼穿甲彈已經成為各類火炮的主用彈種。鎢在預制殺傷類彈藥方面的應用也非常廣泛，例如預制破片殺傷榴彈和高炮用的可編程炮彈就普遍采用鎢合金制成的破片或球體。當榴彈或可編程炮彈爆炸后，高速飛散的鎢合金預制破片或球體能夠有效殺傷人員、擊穿輕型裝甲車輛的裝甲、破壞各類空中目標的結構。

鎢芯穿甲彈

鎢金屬因為其優異的物理化學性能，被加工成硬質合金工具，鎢特鋼等，廣泛被應用于交通運輸、采掘、工業制造、軍工等領域，是加工國之重器的關鍵工具，素有“工業牙齒”之稱，更是“高端制造業的脊梁”。因為鎢資源的稀缺性和不可替代性，我國將鎢視為戰略性資源，鎢的開采受到國家的嚴格管控。

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