一、熔点最高的金属

熔点最高的金属—钨。钨(W)是熔点最高的金属,它的熔点高达3380℃。

二、简介
1、中文名
钨。

2、外文名
wolfram，Tungsten。

3、元素符号
W。

4、原子量
183.84。

5、元素类型
金属元素。

6、形态
固态。

7、发现人
卡尔·威尔海姆·舍勒。

8、原子序数
74。

9、密度
19.35g/cm³。

10、CAS
7440-33-7。

11、熔点
3410±20℃。

12、沸点
5927℃（在一个标准大气压下）。

13、莫氏硬度
7.5。

14、所属周期
第六周期（第二长周期）。

15、国内分布
江西、湖南、河南。

16、所属族群
ⅥB族。

三、金属类型

1、有色金属
钨是一种有色金属。通常人们根据金属的颜色和性质把金属分成两大类：黑色金属和有色金属。黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等。黑色金属以外的金属称为有色金属。钨则属于有色金属范畴。作为一种有色金属，钨的强度和硬度非常高。由于这种特性，具有硬度高、耐磨性强的钨硬质合金被大规模应用于切削工具、矿山工具中。

2、难熔金属
钨是熔点最高的难熔金属。一般熔点高于1650℃并有一定储量的金属以及熔点高于锆熔点（1852℃）的金属称为难熔金属。典型的难熔金属有钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆和钛。作为一种难熔金属，钨最重要的优点是有良好的高温强度，对熔融碱金属和蒸气有良好的耐蚀性能，钨只有在1000℃以上才出现氧化物挥发和液相氧化物。以钨为代表的难熔金属在冶金、化工、电子、光源、机械工业等部门得到了广泛应用。

3、稀有金属
钨是一种稀有金属。稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。钨是一种分布较广泛的元素，几乎遍见于各类岩石中，但含量较低。随着科学技术的进步与冶金工艺、设备和分析检测技术的发展以及稀有金属生产规模的扩大，使得钨的纯度不断提高，性能不断改进，品种不断增多，从而扩大了钨的应用领域。我国钨矿资源丰富，钨的 产量和出口总量均占世界第一。

4、战略金属
钨是一种战略金属。众所周知，稀有金属是国家的重要战略资源，而钨是典型的稀有金属，具有极为重要的用途。它是当代高科技新材料的重要组成部分，一系列电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等均需使用独特性能的钨。用量虽说不大，但至关重要，缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。

四、发展历史

1、1781年
钨是属于有色金属，也是重要的战略金属，钨矿在古代被称为“重石”。1781年由瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现白钨矿，并提取出新的元素酸－钨酸。

2、1783年
1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸，同年，用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉，并命名该元素。钨在地壳中的含量为0.001%。已发现的含钨矿物有20种。钨矿床一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属，熔点极高，硬度很大。钨是熔点最高的金属。

3、18世纪50年代
18世纪50年代，化学家曾发现钨对钢性质的影响。然而，钨钢开始生产和广泛应用是在19世纪末和20世纪初。

4、1900年
1900年在巴黎世界博览会上，首次展出了高速钢。因此，钨的提取工业从此得到了迅猛发展。这种钢的出现标志了金属切割加工领域的重大技术进步。钨成为最重要的合金元素。1900年，俄国发明家А.Н.Ладыгин首先建议在照明灯泡中应用钨。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法，采用压力加工的工艺方法之后，钨才有可能在电真空技术中得到广泛的应用。

5、1927—1928年
1927—1928年采用以碳化钨为主成分研制出硬质合金，这是钨的工业发展史中的一个重要阶段。这些合金各方面的性质都超过了最好的工具钢，在现代技术中得到了广泛的使用。

五、化学性质

1、银白色金属
钨是稀有高熔点金属，可提高钢的高温硬度，属于元素周期表中第六周期（第二长周期）的ⅥB族。钨是一种银白色金属，外形似钢。钨的熔点高，蒸气压很低，蒸发速度也较小。

2、化学性质稳定
钨的化学性质很稳定，常温时不跟空气和水反应，不加热时，任何浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸以及王水对钨都不起作用，当温度升至80°C—100°C 时，上述各种酸中，除氢氟酸外，其它的酸对钨发生微弱作用。

3、常温下
常温下，钨可以迅速溶解于氢氟酸和浓硝酸的混合酸中，但在碱溶液中不起作用。有空气存在的条件下，熔融碱可以把钨氧化成钨酸盐，在有氧化剂（NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2）存在的情况下，生成钨酸盐的反应更猛烈。高温下能与氧，氟，氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合，但不与氢化合。

4、以下为钨在高温下与氧族元素反应的反应方程式
（1）、2W+3O2=2WO3

（2）、W+2S=WS2

（3）、W+2Se=WSe2

（4）、W+2Te=WTe2

5、以下为钨在高温下与卤族元素反应的反应方程式

（1）、W+3F2=WF6

（2）、W+3Cl2=WCl6

（3）、W+3Br2=WBr6

（4）、W+2I2=WI4

六、物理性质

1、元素符号
W。

2、原子序数
74。
　　
3、核电荷数
74。

4、CAS
7440-33-7。

5、稳定同位素及其所占百分比
180(0.14）；182（26.41）； 183（14.40）；184（30.64）；186（28.41）。

6、原子体积
(立方厘米/摩尔）9.53。

7、相对原子质量
183.84。

8、元素在太阳中的含量
（ppm)0.004%。

9、元素在海水中的含量
（ppm)0.000092%。

10、自由原子的电子层结构
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25P65d46S2。

11、原子半径
137pm。

12、外围电子层排布
5d4 6s2。

13、电子层
K-L-M-N-O-P。

14、声音在其中的传播速率（细棒）：（m/S）4620。

15、氧化态
Main W-4,W-2,W-1,W0,W+2,W+3,W+4,W+5,W+6。

16、电离能(kJ /mol）
M - M+ 770 M+ - M2+ 1700 M2+ - M3+ 2300 M3+ - M4+ 3400 M4+ - M5+ 4600 M5+ - M6+ 5900。

17、第一电离能
775kJ/mol。

18、电负性
1.7。

19、固态密度
19.25克/每立方厘米。

20、液态密度
17.6克/每立方厘米。

21、比热
130J/kg.K (300K)。

22、热导率
160W/m.K (300K)。

23、晶体结构及晶格常数
α-W，晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。β-W：立方晶格 a=5.046 nm（630℃以下稳定）。

24、晶胞参数
a = 316.52 pm
b = 316.52 pm
c = 316.52 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°

25、熔点
3410±20℃。

26、沸点
5555℃（在一个标准大气压下）。

27、莫氏硬度
7.5。

28、熔化潜热
40.13±6.67kJ/mol。

29、升华热
847.8 kJ/mol（25℃）。

30、蒸发热
823.85±20.9kJ/mol（沸点）。

31、电阻温度系数
0.00482 I/℃。

32、电子逸出功
4.55eV。

33、热中子俘获面
19.2b。

34、弹性模量
35000—38000MPa（丝材）。

35、扭力模量
～36000Mpa。

36、体积模量
3.108×1011－1.579×107t+0.344×103t2 Pa。

37、剪切模量
4.103×1011－3.489×107t+7.55×103t2 Pa。

38、压缩性
2.910－7cm/kg。

39、钨有两种变型，α和β。在标准温度和常压下，α型是稳定的体心立方结构。β型钨只有在有氧存在的条件下才能出现。它在630℃以下是稳定的，在630℃以上又转化为α钨，并且这一过程是不可逆的。

七、同位素
1、五种钨的同位素
自然界里出现的有五种钨的同位素，它们的半衰期均非常长，因此可以被看作是稳定同位素。所有这些同位素均可以通过α衰变蜕化为铪。能够测量到的半衰期是180W，其半衰期为1.8×1018年，其它同位素没有被观测到自然衰变，强迫退化的半衰期：182W, T1/2> 8.3 年，184W, T1/2> 29 年，185W, T1/2> 13 年，186W, T1/2> 27 年。

2、半衰期
它们的半衰期仅是理论值。平均每年在一克180W中发生两次α衰变。此元素已发现4种同位素，有三种可能有轻微放射性，它们分别是182W、186W、183W。

3、27种人造放射性同位素
钨有27种人造放射性同位素，其中最稳定的是181W，其半衰期为121.2天，185W的半衰期为75.1天，188W的半衰期为69.4天，178W的半衰期为21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小时以下，其中大多数少于8分钟。

八、用途
1、基本用途
世界上开采出的钨矿，约50%用于优质钢的冶炼，约35%用于生产硬质钢，约10%用于制钨丝，约5%其他用于其他用途。钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、穿甲弹、切削金属的刀片、钻头、超硬模具、拉丝模等等，钨的用途十分广泛，涉及矿山、冶金、机械、建筑、交通、电子、化工、轻工、纺织、军工、航天、科技、各个工业领域。

2、应用于现代技术中
钨以纯金属状态和以合金系状态广泛应用于现代技术中，合金系状态中最主要的是合金钢、以碳化钨为基的硬质合金、耐磨合金和强热合金。

3、钢铁工业
（1）、特种钢
钨大部分用于生产特种钢。广泛采用的高速钢含有9%——24%的钨、3.8%——4.6%的铬、1%——5%的钒、4%——7%钴、0.7%——1.5%碳。高速钢的特点是在空气中有高的强化回火温度（700——800℃）下，能自动淬火，因此，直到600—650℃它还保持高的硬度和耐磨性。

（2）、合金工具钢
合金工具钢中的钨钢含有0.8%——1.2%的钨；铬钨硅钢含有2%——2.7%的钨；铬钨钢中含有2%——9%的钨；铬钨锰钢中含有0.5%——1.6%的钨。含钨的钢用于制造各种工具：如钻头、铣刀、拉丝模、阴模和阳模，气支工具等零件。钨磁钢是含有5.2%——6.2%的钨、0.68%——0.78%碳、0.3%——0.5%铬的永磁体钢。钨钴磁钢含有11.5%——14.5%的钨、5.5%——6.5%钼、11.5%——12.5%钴的硬磁材料。它们具有高的磁化强度和矫顽磁力。

（3）、碳化钨基硬质合金
钨的碳化物具有高的硬度、耐磨性和难熔性。这些合金含有85%——95%的碳化钨和5%——14%的钴，钴是作为粘结剂金属，它使合金具有必要的强度。主要用于加工钢的某些合金中，还含有钛、钽和铌的碳化物。

（4）、粉末冶金法
所有这些合金都是用粉末冶金法制造的。当加热到1000——1100℃时，它们仍具有高的硬度和耐磨性。硬质合金刀具的切削速度远远地超过了最好的工具钢刀具的切削速度。硬质合金主要用于切削工具、矿山工具和拉丝模等。

（5）、热强和耐磨合金
作为最难熔的金属钨是许多热强合金的成分，如3%——15%的钨、25%——35%的铬、45%——65%的钴、0.5%——0.75%的碳组成的合金，主要用于强烈耐磨的零件，例如航空发动机的活门、压模热切刀的工作部件、涡轮机叶轮、挖掘设备、犁头的表面涂层。

4、航空火箭技术
在航空火箭技术中，以及要求机器零件，发动机和一些仪器的高热强度的其它部门中，钨和其它难熔金属（如钽、铌、钼、铼）的合金用作热强材料。

5、触头材料和高比重合金
用粉末冶金方法制造的钨-铜合金（10%——40%的铜）和钨-银合金，兼有铜和银的良好的导电性、导热性和钨的耐磨性。因此，它成为制造闸刀开关、断路器、点焊电极等的工作部件非常的效的触头材料。成分为90%——95%的钨、1%——6%的镍、1%——4%的铜的高比重合金，以及用铁代铜（—5%）的合金，用于制造陀螺仪的转子、飞机、控制舵的平衡锤、放射性同位素的放射护罩和料筐等。

6、电真空照明材料
钨以钨丝、钨带和各种锻造元件用于电子管生产、无线电电子学和X射线技术中。钨是白织灯丝和螺旋丝的最好材料。高的工作温度（2200——2500℃）保证高的发光效率，而小的蒸发速度保证丝的寿命长。

7、钨丝
钨丝用于制造电子振荡管的直热阴极和栅极，高压整流器的阴极和和各种电子仪器中旁热阴极加热器。用钨做X光管和气体放电管的对阴极和阴极，以及无线电设备的触头和原子氢焊枪电极。钨丝和钨棒作为高温炉（3000℃）的加热器。钨加热器在氢气气体、惰性气体或真空中工作。

8、钨的化合物
钨酸钠用于生产某些类型的漆和颜料，以及纺织工业中用于布疋加重和与硫酸铵和磷酸铵混合来制造耐火布疋和防水布疋。还用于金属钨、钨酸及钨酸盐的制造以及染料、颜料、油墨、电镀等方面。也用作催化剂等。

9、钨酸
钨酸在纺织工业中是媒染剂与染料和在化学工业中用作制取高辛烷汽油的催化剂。二硫化钨在有机合成中，如在合成汽油的制取中用作固体的润滑剂和催化剂。处理钨矿石的时候可得到得三氧化钨，再用氢还原三氧化钨制得钨粉，广泛用于钨材及钨冶金材原料。

10、航空和火箭技术
在航空和火箭技术中，以及要求机器零件，发动机和一些仪器的高热强度的其它部门中，钨和其它给熔金属（钽、铌、钼、铼）的合金用作热强材料。正是钨的这些性质使钨在核聚变反应装置里的材料研究领域成了重点的研究对象，尤其是氢及其同位素在钨里的滞留更是前沿。