|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Вольфрам | (далее В)(лат. Wolframium), , элемент группы периодической системы порядковый номер 74, масса 183,85; тугоплавкий тяжелый металл светло-серого цвета. Природный В состоит из смеси пяти стабильных изотопов с массовыми числами 180, 182, 183, 184 и 186. В был открыт и выделен в виде ангидрида 3 в 1781 шведским химиком К. Шееле из минерала тунгстена, позднее назван шеелитом. В 1783 испанские химики братья д`Элуяр выделили 3 из минерала и, восстановив 3 впервые получили сам металл, названный ими В Минерал же был известен еще Агриколе (16 в.) и назывался у него "Spuma lupi" - волчья пена (нем. Wolf - волк, Rahm - пена) в связи с тем, что В всегда сопровождая руды, мешал выплавке переводя его в пену шлаков ("пожирает как волк овцу"). В США и некоторых других странах элемент назывался также "тунгстен" (по-шведски - тяжелый камень). В долго не находил промышленного применения. Лишь во 2-й половине 19 в. начали изучать влияние добавок В на свойства стали.
В мало распространен в природе; его содержание в земной коре 1·10-4% по массе. В свободном состоянии не встречается, образует собственные минералы, главным образом (см. Вольфраматы природные), из которых промышленное значение имеют вольфрамит (, ) 4 и шеелит 4 (см. Вольфрамовые руды).
Физические и свойства. В в объемноцентрированной кубической решетке с периодом а = 3,1647Å; плотность 19,3 г/см3, tпл 3410 ± 20°С, tkип 5900°С. Теплопроводность (кал/см·сек·°С) 0,31 (20°С); 0,26 (1300°С). Удельное электросопротивление (ом·см·10-6) 5,5 (20°С); 90,4 (2700°С). Работа выхода электронов 7,21·10-19 дж (4,55 эв), мощность энергии излучения при высоких температурах (вт/см2): 18,0 (1000°С); 64,0 (2200°С); 153,0 (2700°С); 255,0 (3030°С). Механические свойства В зависят от предшествующей обработки. Предел прочности при растяжении (кгс/мм2) для спеченного слитка 11, для обработанного давлением от 100 до 430; модуль упругости (кгс/мм2) 35 000-38 000 для проволоки и 39 000-41 000 для монокристаллической нити; твердость по Бринеллю (кгс/мм2) для спеченного слитка 200-230, для кованого слитка 350-400 (1 кгс/мм2 " 10 Мн/мм2). При комнатной температуре В малопластичен (см. Тугоплавкие металлы).
В обычных условиях В стоек. При 400-500°С компактный металл заметно окисляется на воздухе до 3. Пары воды интенсивно окисляют его выше 600°С до 2. Галогены, сера, бор взаимодействуют с В при высоких температурах ( с порошкообразным В - при комнатной). С В не реагирует вплоть до температуры плавления; с выше 1500°С образует нитрид. При обычных условиях В стоек к соляной, серной, и плавиковой кислотам, а также к царской водке; при 100°С слабо взаимодействует с ними; быстро растворяется в смеси плавиковой и кислот. В растворах щелочей при нагревании В растворяется слегка, а в расплавленных щелочах при доступе воздуха или в присутствии окислителей - быстро; при этом образуются вольфраматы. В соединениях В проявляет валентность от 2 до 6, наиболее устойчивы соединения высшей валентности.
В образует четыре окисла: высший - трехокись 3 ( ангидрид), низший - двуокись 2 и два промежуточных 1029 и 411. ангидрид - порошок лимонно-желтого цвета, растворяющийся в растворах щелочей с образованием При его восстановлении последовательно образуются низшие окислы и В ангидриду соответствует кислота 24 - желтый порошок, практически не растворимый в воде и в кислотах. При ее взаимодействии с растворами щелочей и аммиака образуются растворы При 188°С 24 отщепляет воду с образованием 3. С В образует ряд и оксихлоридов. Наиболее важные из них: 6 (tпл 275°С, tkип 348°С) и 22 (tпл 266°С, выше 300°С сублимирует), получаются при действии на ангидрид в присутствии угля. С серой В образует два сульфида 2 и 3. Карбиды (tпл 2900°) и 2 (tпл 2750°) - твердые тугоплавкие соединения; получаются при взаимодействии В с при 1000-1500°С.
Получение и применение. Сырьем для получения В служат и шеелитовые концентраты (50-60% 3). Из концентратов непосредственно выплавляют ферровольфрам (сплав с 65-80% В используемый в производстве стали; для получения В его сплавов и соединений из концентрата выделяют ангидрид. В промышленности применяют несколько способов получения 3. Шеелитовые концентраты разлагают в автоклавах раствором соды при 180-200°С (получают технический раствор или соляной кислотой (получают техническую кислоту):
1. 4TB + 23Ж = 24Ж + СаСО3ТВ
2. 4TB + 2Ж = 24TВ + 2p=p.
концентраты разлагают либо спеканием с содой при 800-900°С с последующим выщелачиванием 24 водой, либо обработкой при нагревании раствором едкого натра. При разложении щелочными агентами (содой или едким натром) образуется раствор 24, загрязненный примесями. После их отделения из раствора выделяют 24. (Для получения более грубых, легко фильтруемых и отмываемых осадков вначале из раствора 24 осаждают 4, который затем разлагают соляной кислотой.) Высушенная 24 содержит 0,2-0,3% примесей. Прокаливанием 24 при 700-800°С получают 3, а уже из него - твердые сплавы. Для производства металлического В 24 дополнительно очищают аммиачным способом - растворением в аммиаке и паравольфрамата аммония 5(4)2·123·n2. Прокаливание этой соли дает чистый 3.
Порошок В получают восстановлением 3 (а в производстве твердых сплавов - также и в трубчатых электрических печах при 700-850°С. Компактный металл получают из порошка металлокерамическим методом (см. Порошковая металлургия), т. е. прессованием в стальных прессформах под давлением 3-5 тс/см2 и термической обработкой спрессованных заготовок-штабиков. Последнюю стадию термической обработки - нагрев примерно до 3000°С проводят в специальных аппаратах непосредственно пропусканием электрического тока через штабик в атмосфере В результате получают В хорошо поддающийся обработке давлением (ковке, волочению, прокатке и т.д.) при нагревании. Из штабиков методом бестигельной электроннолучевой зонной плавки получают монокристаллы В
В широко применяется в современной технике в виде чистого металла и в ряде сплавов, наиболее важные из которых - легированные стали, твердые сплавы на основе карбида В износоустойчивые и жаропрочные сплавы (см. Вольфрамовые сплавы). В входит в состав ряда износоустойчивых сплавов, используемых для покрытия поверхностей деталей машин (клапаны авиадвигателей, лопасти турбин и др.). В авиационной и ракетной технике применяют жаропрочные сплавы В с другими тугоплавкими металлами. Тугоплавкость и низкое давление пара при высоких температурах делают В незаменимым для нитей накала электроламп, а также для изготовления деталей электровакуумных приборов в радиоэлектронике и рентгенотехнике. В различных областях техники используют некоторые соединения В например, 24 (в лакокрасочной и текстильной промышленности), 2 (катализатор в органическом синтезе, эффективная твердая смазка для деталей трения).
Лит.: Смителлс Дж., пер. с англ., М., 1958; Агте К., Вацек И., и пер. с чеш., М., 1964; Зеликман А. Н., Крейн О. Е., Самсонов Г. В Металлургия редких металлов, 2 изд., М., 1964; и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 1, М., 1965; Справочник по редким металлам, пер. с англ., М., 1965; Основы металлургии, т. 4, Редкие металлы, М., 1967.
О. Е. Крейн. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 22.12.2024 23:07:28
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
