Сплавы и соединения для электронной техники. Егоров В.Н. - 22 стр.

   Вольфрам — очень тяжелый, твердый металл серого цвета. Из всех металлов вольфрам
обладает наиболее высокой температурой плавления. В природе встречается только в виде
соединений. Вследствие высокой температуры плавления получение вольфрама в виде
компактного слитка сопряжено со значительными трудностями. Исходным сырьем для
получения вольфрама служат его собственные минералы— вольфрамит (FeWO4 + MnWO4)
и шеелит (CaWO4). Конечным продуктом обогащения вольфрамовых руд является чистая
трехокись W03, из которой восстановлением водородом при нагревании до 900°С получают
металлический вольфрам в виде мелкого порошка. Из этого порошка при давлении до 200
МПа отпрессовывают стержни, которые в дальнейшем подвергают сложной термической
обработке в атмосфере водорода (во избежание окисления), ковке и волочению в проволоку
Диаметром до 0,01 мм, прокатке в листы и т. п.
   Характерной особенностью вольфрама, отличающей его от других металлов, является
высокая внутрикристаллическая прочность при очень слабом сцеплении между отдельными
зернами. Поэтому спеченные изделия, обладающие мелкозернистым строением, хрупки и
легко ломаются. В результате механической обработки ковкой и волочением вольфрам
приобретает волокнистую структуру и излом его весьма затруднен. Этим объясняется
гибкость тонких вольфрамовых нитей.
Кроме того, при уменьшении толщины вольфрамовой проволоки сильно возрастает ее предел
прочности при растяжении (от 500 — 600 МПа для кованых стержней диаметром 5 мм до 3000—
4000 МПа для тонких нитей; последние имеют относительное удлинение при разрыве около 4%).
   При нагревании тянутого вольфрама до высоких температур начинается процесс
рекристаллизации, т. е. укрупнение зерен. Волокнистая структура постепенно исчезает, а
отдельные зерна увеличиваются в размерах до площади поперечного сечения проволоки. Такой
рекристаллизованный вольфрам вследствие слабого межзеренного сцепления становится очень
хрупким. Кроме того, при высоких температурах образовавшиеся крупные кристаллиты получают
возможность скользить, «провисать» под действием собственной массы относительно, друг друга.
Поэтому проволоки и спирали, изготовленные из чистого вольфрама, при высоких температурах
оказываются очень непрочными и неформоустойчивыми. Для улучшения свойств чистого
вольфрама в него вводят различные присадки. Наиболее эффективной присадкой, замедляющей
процесс рекристаллизации, является окись тория Th203, которая, образуя прослойки между
зернами вольфрама, затрудняет диффузию его атомов и вследствие этого препятствует росту
кристаллов.
   Для достижения большей формоустойчивости вводят добавки окислов кремния, алюминия,
кальция. Указанные присадки вызывают кристаллизацию, главным образом в направлении оси
проволоки, образуя структуру со взаимно зацепляющимися по большой поверхности, т. е.
расположенными «внахлест», удлиненными кристаллами. Такой вольфрам получил название
непровисающего. Он используется для изготовления нитей ламп накаливания. В этой области
применения вольфрам не имеет конкурентов. Впервые применение вольфрама для изготовления
нитей ламп накаливания было предложено русским изобретателем А. Н. Лодыгиным в 1890 г.
   Вольфрам является одним из важнейших материалов электровакуумной техники. Из него
изготавливают электроды, подогреватели, пружины, крючки в электронных лампах,
рентгеновских трубках и т. п.
   В электровакуумном производстве применяют вольфрам марок ВА (с кремне-алюминиевой
присадкой) и ВТ (с присадкой окиси тория). Добавка окиси тория не только повышает
механическую прочность вольфрама, но и улучшает эмиссионные свойства катодов за счет
снижения работы выхода электронов.
   Вольфрам обладает наименьшим температурным коэффициентом линейного расширения среди
всех чистых металлов. Это его свойство оказывается ценным при изготовлении термически
согласованных спаев вольфрама с тугоплавкими стеклами, которые тоже имеют низкий
температурный коэффициент линейного расширения.