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『材料的秘密-32』钨:这么牛逼的材料你却只知道拿它作灯泡?(金属篇)

 请叫他馆长大人 2017-03-09





Tungsten







简介




现在还是只知道钨可用于灯泡的灯芯?那么你就完全错了!因为还记得那超级表现全面堪称为未来金属材料的钛合金么?是的,钨也同样扮演着高端金属材料的角色!和它相关的产品层出不穷而且品质优良,今天意识夹就带你走进钨的世界,看钨是如何驱使设计师们创造牛逼的产品的。








钨tungsten这个词来源于瑞典文“tung” 和“sten”, 它们的意思是重的石头,所以即使是他们强韧卓越,在产品运用领域仍然有限,因为确实它们太重了。我们之前介绍过钛这种金属,说过钛具有金属界最优异的强度质量比(非常轻而且非常强韧),那么钨就是强度有过之,而质量却是非常重的金属。很多人都说钨就是科技,无比坚韧,品质的代名词,就比如那些看起来高大上的飞镖上就能看见钨的身影,还有金属子弹!









除了重,那钨就是超级牛逼材料,你可以想象一下我们平时使用的工业制造工具(特别是加工金属),比如电锯,钻子等等,都是由钨合金制造而成,因为它的强度硬度以及高温抗性实在太卓越了,所以拿它来作为金属加工工具的话,不仅能抵抗金属高速碰撞摩擦所产生的瞬间高温,而且可以吸收一定的力且不会被break。钨业也具备金属中最高的熔点,而且,即使它温度很高,强度硬度也会丝毫不减,这也解释了为什么我们的爱迪生发现用它真的可以实现灯泡这种东西是多么兴奋不已了。最后再谈下碳化钨,这种钨合金有着世界上所有材料都不可比拟的最高熔点。







资源来源




纯钨并不存在自然中,一般都隐藏于矿石中。而出品钨最好的矿石名叫黑钨矿。世界上采集这种矿石主要集中在中国,几乎占了世界总开采量的一半以上。









特性



高密度

非常坚硬

超防锈

低电导性

低毒性

最高熔点:3410摄氏度

可回收利用







成本(国际平均价)




¥700/kg








加工




因为钨具有最高的韧脆转变(ductile-to-brittle)温度,所以加工它的室内温度需要很低。高熔点也使它非常难以铸造,取而代之的是由金属粉烧结而成。所以它能被做成非常多的半成品,比如方块啊,柱状物啊,丝线啊什么的,最后再通过其机加工。








典型应用领域




通常,钨都被使用在工业级产品中,就比如它被大量的使用在机床中的各类刀具中以用来切割切削其他的金属。除了之前提过的灯泡内芯以及飞镖,和铝,铜,锌,钴组成的合金还常备用来制作圆珠笔滚珠。其他运用还包括碳化钨常被用来制作首饰以及子弹。因为其高熔点的属性,它也被拿来制作焊接台以及加热器。









可持续性研究



虽然还没有对这种材料的环境影响有广泛的关注。但是钨粉已知对于动物只会造成轻微的影响,有些报道也说明钨粉可能造成一定的环境污染。现在市面上的钨合金产品其中30%的钨几乎都来自于钨废品的回收部分。








钨金属设计欣赏






优缺点总结




PROS



密度超高硬度超强

抗氧化腐蚀

耐高温

可回收





CONS


很难直接铸造和机加工








每期一个主题

带你深入了解设计师需要知道的材料属性



参考文献/拓展阅读


1.Chris Lefteri : < material="" for="" design=""> 2013

2.Ashby,Johnson : < material="" and="" design:="" the="" art="" and="" science="" of="" material="" selection="" in="" product="" design=""> 2002

3.Kula, Daniel and Ternaux : < materiology:="" the="" creative="" industry's="" guide="" to="" materials="" and="" technologies=""> 2013

4.Manzini, Ezio ,Cau, Pasquale : < the="" materials="" of="" invention=""> 1989

5.Ashby : < materials="" and="" the="" environment:="" eco-informed="" material="" choice=""> 2012

6.Bralla : < handbook="" of="" product="" design="" for="" manufacture=""> 1986

7.Shedroff, Nathan : < design="" is="" the="" problem:="" the="" futrue="" of="" design="" must="" be="" sustainable=""> 2009




『材料的秘密』 栏目

用正确的材料,做正确的设计




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