Temperatura topnienia Wolframu – ile wynosi?

Ostatnia aktualizacja 13 marca 2023 przez Redakcja

Wolfram to pierwiastek chemiczny o wysokiej twardości, odporności na korozję oraz jednym z najwyższych punktów topnienia ze wszystkich pierwiastków. Ze względu na swoje unikalne właściwości, wolfram i jego stopy znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle, medycynie i technologii. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temperaturze topnienia wolframu, sposobom jej pomiaru, czynnikom wpływającym na ten parametr oraz zastosowaniom wysokotopliwych stopów wolframu.

Czym jest temperatura topnienia wolframu?

Temperatura topnienia wolframu to jedna z cech charakterystycznych dla tego metalu, który jest uważany za jeden z najtrudniejszych do przetopienia.

Topnienie wolframu wiąże się z bardzo wysokimi temperaturami, co sprawia, że ten metal ma wiele zastosowań w przemyśle i technice, gdzie wymagana jest duża odporność na wysokie temperatury oraz trwałość.

W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu, czym jest temperatura topnienia wolframu, jak ją mierzyć oraz jakie zastosowania ma ten metal w postaci stopów o wysokim punkcie topnienia.

Jaka jest temperatura topnienia wolframu?

Temperatura topnienia wolframu jest bardzo wysoka i wynosi około 3422°C (6172°F).

Jest to jedna z najwyższych temperatur topnienia ze wszystkich pierwiastków chemicznych, co czyni z wolframu cenny materiał w przemyśle, w którym wymagane są materiały o wysokiej temperaturze topnienia.

Stop wolframu	Temperatura topnienia
Wolfram (czysty)	3422°C
Wolfram + 1% Ti	3410°C
Wolfram + 1% Ta	3400°C
Wolfram + 0,5% La	1925°C
Wolfram + 0,5% Th	1850°C
Wolfram + 1% Re	3050°C
Wolfram + 26% Re	2760°C
Wolfram + 3-5% Ni, Fe, Cu	2750-3000°C

Wolfram jest stosowany do produkcji elektrycznych elementów grzewczych, materiałów wytwarzanych metodą spiekania, materiałów oporowych, drutów do spawania i elektrod, a także w przemyśle lotniczym i kosmicznym.

Czynniki wpływające na temperaturę topnienia wolframu

Czynników wpływających na temperaturę topnienia wolframu jest co najmniej kilka. Warto znać je wszystkie gdyż mają istotny znaczenie dla temperatury topnienia.

• Czystość: im wyższa czystość wolframu, tym wyższa temperatura topnienia.
• Ciśnienie: temperatura topnienia wolframu zmienia się wraz ze zmianą ciśnienia, zwykle rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia.
• Dodatki stopowe: dodanie innych pierwiastków do wolframu wytwarza stop, który może mieć wyższą lub niższą temperaturę topnienia w porównaniu z czystym wolframem, w zależności od rodzaju dodatku.
• Struktura krystaliczna: różne struktury krystaliczne wolframu mają różne temperatury topnienia. Na przykład, wolfram w formie czystej ma temperaturę topnienia 3 422°C w strukturze krystalicznej heksagonalnej, podczas gdy w strukturze krystalicznej ciała stałego centrosymetrycznego temperatura topnienia wynosi około 2 870°C.

Wszystkie te czynniki wpływają na temperaturę topnienia wolframu i są brane pod uwagę podczas wykonywania eksperymentów z tym pierwiastkiem.

Sposoby mierzenia temperatury topnienia wolframu

Do pomiaru temperatury topnienia wolframu można zastosować różne metody i narzędzia. Poniżej przedstawiamy kilka sposobów mierzenia temperatury topnienia wolframu:

• Metoda termoelektryczna – polega na pomiarze siły elektromotorycznej (SEM) w obwodzie termoelektrycznym zbudowanym z dwóch różnych metali. Jest to jedna z najstarszych i najprostszych metod mierzenia temperatury topnienia.
• Metoda pyrometryczna – wykorzystuje do pomiaru temperatury topnienia wolframu promieniowanie podczerwone lub światło widzialne. W tym celu stosuje się specjalne pyrometry.
• Metoda oporu elektrycznego – opiera się na pomiarze oporu elektrycznego próbki wolframu wraz ze wzrostem temperatury. Dzięki temu można określić temperaturę topnienia.
• Metoda kalorymetryczna – polega na pomiarze ilości energii cieplnej, która jest potrzebna do stopienia próbki wolframu. Dzięki temu można określić temperaturę topnienia.
• Metoda ultradźwiękowa – wykorzystuje do pomiaru temperatury topnienia wolframu zmiany prędkości rozchodzenia się fali ultradźwiękowej w stopniowo rozgrzewanej próbce.
• Metoda laserowa – polega na skierowaniu wiązki lasera na próbkę wolframu i pomiarze absorpcji promieniowania laserowego. Dzięki temu można określić temperaturę topnienia.

Każda z powyższych metod ma swoje wady i zalety i wykorzystuje się je w zależności od potrzeb i warunków pomiarowych.

Zastosowanie stopów wolframu o wysokim punkcie topnienia

Stopień topnienia to jedna z kluczowych cech metali, która określa ich właściwości fizyczne i technologiczne. W przypadku wolframu, ze względu na jego bardzo wysoką temperaturę topnienia, stosowanie stopów wolframu o wysokim punkcie topnienia jest szczególnie istotne.

Stopnie te charakteryzują się dużą odpornością na działanie wysokich temperatur, a także na korozję chemiczną i mechaniczną, co czyni je niezwykle cennymi w wielu gałęziach przemysłu.

Przykłady zastosowań stopów wolframu o wysokim punkcie topnienia obejmują m.in.:

• elektrody spawalnicze do spawania stali i innych metali, ponieważ stop wolframu ma bardzo wysoką temperaturę topnienia i nie topi się w trakcie spawania,
• elementy grzejne w piecach próżniowych i piecach do obróbki cieplnej, gdzie wymagana jest duża odporność na wysoką temperaturę, narzędzia tnące i wiertła do obróbki stali, ze względu na swoją wytrzymałość i twardość.

Stopień topnienia wolframu jest zatem nie tylko ciekawym zjawiskiem fizycznym, ale również ma bardzo praktyczne zastosowania w przemyśle.