鎢、鉬材料的用途及應(yīng)用領(lǐng)域

從20世紀(jì)開始，一些從前找不到用途的化學(xué)元素，在工業(yè)中開始起重要作用，這些化學(xué)元素統(tǒng)稱為稀有元素或稀有金屬。大多數(shù)稀有金屬是在18世紀(jì)末和19世紀(jì)初才被發(fā)現(xiàn)，所以在工業(yè)上的應(yīng)用比其他常用金屬要遲，但是，目前稀有金屬中的許多金屬，早已成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中普遍使用的金屬。

在門捷列夫元素周期系第Ⅵ族副族中的鎢(W)、鉬(Mo)以及其合金材料都是稀有高熔點(diǎn)金屬材料，鎢、鉬因其特有的高熔點(diǎn)、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及優(yōu)越的抗蝕性和抗射線能力，作為舟皿、隔熱屏、高溫爐結(jié)構(gòu)件、射線靶等，廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)療、玻璃、鋼鐵冶金等行業(yè)中。

*錫比里亞稀有金屬礦床

01 鎢、鉬在我國的儲藏量

在中國被探明的稀有金屬資源豐富，規(guī)模龐大。許多稀有金屬的儲藏量占世界*位,其中鉬、鎢等礦產(chǎn)資源更是豐富。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2020年中國鎢埋藏量就已達(dá)到222萬噸、鉬埋藏量約373萬噸。

我國鉬儲量豐富且分布廣泛，相對集中在河南、吉林、貴州、陜西、湖南5省。鎢資源相對集中在江西、河南、湖南、福建4省。近年來，中國鎢業(yè)的采礦、冶煉、加工及貿(mào)易企業(yè)逐漸集團(tuán)化。

鉬、鎢等稀有金屬資源在中國的分布區(qū)域性很大．正面臨巨大的需求和資源減少的危機(jī)，必然要加大探礦力度及減少浪費(fèi)。同時在生產(chǎn)方面，要進(jìn)行企業(yè)間整合，優(yōu)勝劣汰。在出口方面，還要有意識地加大產(chǎn)品附加值，爭取更大的利潤。而不是單純賤賣相關(guān)金屬粉末原料來獲取微薄的利益，這些的技術(shù)提升都必須依靠科技創(chuàng)新來支撐。

02 鎢、鉬及鎢鉬合金的特點(diǎn)

鎢和鉬同屬周期表中ⅦB族元素，是典型的高熔點(diǎn)金屬，它們基本性質(zhì)相似，但也各具特點(diǎn)。鎢、鉑金屬表面都呈銀灰色光澤，粉末呈暗灰色，熔點(diǎn)高，強(qiáng)度大，彈性模量高，膨脹系數(shù)小，蒸氣壓低，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良，但鎢、鉬都具有高溫氧化和低溫脆性的共同缺點(diǎn)。

鎢、鉬合金化的目的是進(jìn)一步提高其高溫強(qiáng)度，提高抗氧化能力和改善焊接性能，制備應(yīng)用于1000—2000℃高溫的耐熱合金或熱強(qiáng)合金，要求在一定載荷下高溫應(yīng)用時具有高的強(qiáng)度，不發(fā)生塑性變形和斷裂。因此，高溫抗閱變能力是高溫合金的重要指標(biāo)之一。

03 鎢、鉬的用途及其應(yīng)用領(lǐng)域

目前，世界耐火材料的研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的“高純、超細(xì)、均勻”發(fā)展到“納米化、復(fù)合化設(shè)計(jì)和集成制造”。通過這些先進(jìn)技術(shù)，難熔鎢合金材料不僅能保留其高熔點(diǎn)、耐腐蝕等優(yōu)良性能，還能大大提高其綜合力學(xué)性能。目前，難熔金屬的研究和應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他金屬材料。因此，通過技術(shù)改造，根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求，進(jìn)一步優(yōu)化和完善各種鎢合金材料的加工工藝，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

而鎢合金由于其高密度、高強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕以及良好的機(jī)械加工性等綜合性能，已被廣泛應(yīng)用于航空/航天、軍事裝備、電子、化工等諸多領(lǐng)域。

其主要用途包括:(1)切割、焊接和噴涂用的碳化物，如碳化鎢。(2)用于電子工業(yè)中電子管的大量燈絲和陰極，高溫電阻爐的發(fā)熱元件，如耐沖擊鎢絲和復(fù)合稀土鎢電極。(3)穿甲彈、襯板等。用在高溫領(lǐng)域，甚至軍事上。

提高鎢及鎢合金材料的塑性，降低其塑脆轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)一步提高其高溫?zé)釓?qiáng)度性能，一直是鎢合金領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因此，鎢的塑脆轉(zhuǎn)變行為、高溫強(qiáng)度特性、焊接與復(fù)合、制造工藝優(yōu)化是鎢研發(fā)的主要內(nèi)容。圍繞這些內(nèi)容的技術(shù)研發(fā)包括提純、細(xì)化、增韌、復(fù)合。

鉬在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用居首要地位，占鉬總消耗量的80%左右，其次是化工領(lǐng)域，約占10%。此外，鉬也被用于電氣和電子技術(shù)、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，約占總消耗量的10%左右。

以鉬為基體加入其他元素（如鈦、鋯、鉿、鎢及稀土元素等）構(gòu)成有色合金，這些合金元素不僅對鉬合金起到固溶強(qiáng)化和保持低溫塑性的作用，而且還能形成穩(wěn)定的、彌散分布的碳化物相，提高合金的強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度。鉬基合金因?yàn)榫哂辛己玫膹?qiáng)度、機(jī)械穩(wěn)定性、高延展性而被用于高發(fā)熱元件、擠壓磨具、玻璃熔化爐電極、噴射涂層、金屬加工工具、航天器的零部件等。

經(jīng)過幾十年的迅速發(fā)展，特別是改革開放以來，我國鎢、鉬工業(yè)整體上已經(jīng)達(dá)到較高水平，目前已形成從地質(zhì)勘查、采礦、選礦到冶煉加工和經(jīng)貿(mào)、設(shè)計(jì)、科研、教育等完整的工業(yè)體系，可生產(chǎn)數(shù)千個產(chǎn)品品種，基本上可滿足國民經(jīng)濟(jì)的需要，部分工藝技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，鎢、鉬的儲量、產(chǎn)量、貿(mào)易量和消費(fèi)量均位居世界*。但是，我們也應(yīng)當(dāng)看到，在鎢、鉬行業(yè)快速發(fā)展的同時，也暴露出了很多問題，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，技術(shù)裝備水平低，業(yè)內(nèi)無序競爭，出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，價格低廉等等，鎢、鉬資源已經(jīng)面臨枯竭的危險。

我國是鎢、鉬資源大國，鎢、鉬產(chǎn)量、出口量均居世界前列，但遠(yuǎn)不是鎢、鉬經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，鎢、鉬的深加工技術(shù)、設(shè)備以及產(chǎn)品質(zhì)量與國外相比還很落后，要有效控制鎢、鉬礦開采和初級冶煉加工制品投資規(guī)模，遏止低水平重復(fù)建設(shè)；要以市場為導(dǎo)向，大力整合、取締高能耗高污染以及低產(chǎn)品附加值的民營企業(yè)和中小企業(yè)，提高產(chǎn)業(yè)集中度，組建*的大型鎢企業(yè)集團(tuán)，形成若干個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的世界知名品牌；加大科研投入，提高礦山采選及冶煉的工藝技術(shù)和裝備水平，完善和推廣新設(shè)備、新工藝，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展深加工產(chǎn)品和附加值高的終端產(chǎn)品，鼓勵開發(fā)具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，充分大力發(fā)展鎢、鉬深加工產(chǎn)品，提高鎢、鉬資源利用效率，全面提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；提高高比重鎢合、硬質(zhì)合金、鉬絲、鉬板帶、鉬異型件、鉬合金等技術(shù)含量高、附加值高的深加工產(chǎn)品的出口份額，優(yōu)化我國鎢、鉬系產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是未來鎢、鉬深加工行業(yè)的發(fā)展方向。