白炽灯下岗钨会失业吗

在人们的印象里，钨是与灯泡灯丝联系在一起的。正是“钨丝文明”，把人类带进了电气照明的新时代。如今白炽灯“下岗”了，那钨是不是该“失业”了呢？

灯丝应用，“我的地盘我做主”

1879 年，爱迪生发明了白炽灯，但美中不足的是，灯丝发光效率不高，寿命也不长。原来，第一个取得商业化应用的白炽灯采用的是碳化纤维灯丝，在电流的作用下仅能持续燃烧14 小时。选择高电阻的耐热材料来充当灯丝材料是当时的研究方向。为了延长灯丝的使用寿命，爱迪生费尽周折。他用18 个月做了1200 次实验，测试了6000 多种纤维材料，找到一种可燃烧1200 小时的碳化竹纤维灯丝。

寻找合适灯丝材料的竞赛还在进行，目标是让电灯更明亮、更耐久。柯立芝就是探索队伍中的一员，1911 年，他发明的钨丝灯照亮了世界。

柯立芝是在元素周期表中寻找突破口的，钨不是他的第一个目标，不过很快他就锁定了钨。由于钨极耐高温（熔点3422℃），并且具有极低的蒸气压，因此可以提高灯泡的亮度和寿命。不过，要把纯钨制成灯丝并不是一件容易的事。按照惯例，要制成金属丝需要把金属加热软化后再拉制。可是拉制钨丝就没有那么简单了，钨本身是一种坚硬易碎的金属，并且一般工具都难以存在于软化钨的温度条件下。

柯立芝采用钨粉冶金和加入掺杂剂的方法，成功驯服了这个“叛逆”的金属。他先把钨金属粉末压制、烧结并锻造成细棒，然后再用这些棒拉出纤细的韧性钨丝，并赋予了灯丝在白热温度下（1200℃～1500℃）不下垂的特性。

如今，即便白炽灯已经下岗了，但钨丝仍是照明、电子等行业的关键材料。像碘钨灯、投影仪、泛光灯、汽车灯、反射灯以及医疗设备和光纤系统等仍在使用钨丝材料。

▲ 钨丝

硬质合金，用“牙齿”说话

硬质合金以硬见长，具有高韧性、高强度、高硬度的特点。说到钨基硬质合金，不能不说碳化钨。那可是一种硬度极高的钨碳化合物，几乎像钻石一样坚硬。圆珠笔笔尖上的球珠，最初是由不锈钢制成的，从1961 年开始改用碳化钨制作。

单一的碳化钨材料脆性大、韧性低，所以往往通过加入黏结剂金属（铁、镍、钴等）来改善合金的性能。硬质合金的制造，一般是先制得钨粉，再通过与炭黑混合、碳化等工序制成碳化钨。然后以碳化钨为硬质相，钴等为黏结相，经一系列工艺制得硬质合金。按照含钴量的不同，硬质合金可分为高钴(20%～30%)、中钴(10%～15%)和低钴(3%～8%)三类。

被誉为“工业牙齿”的钨基硬质合金，一直是钨的最大消费领域。它主要应用于切削工具、冲压工具、模具、采矿机械和筑路工程机械等领域。

特种钨钢，“量力求才”是王道

钨作为最重要的合金元素，极大地促进了特种钢的发展。钨特钢具有良好的耐高温力学性能，被广泛应用于航天、航空、电子、电力、冶金、机械、体育器材等行业。

高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢。高速钢中添加的金属元素一般是钨、钼、铬、钴、钒等，其中含钨9%～24%。高速钢也称空气硬化钢，淬火时在空气中冷却也能使其硬化。

含有钨、钴和铬的合金具有优异的耐磨性能，可应用于轴承、活塞等耐磨场合。含有钨、铜或者含有钨、银的合金，具有耐高温、强度高、耐电弧烧蚀、导电好、导热好的特性，可应用于高压开关、断路器、点焊电极以及微电子材料等。

在钨合金中加入铼可以提高钨的高温性能，并具有良好的耐磨性和焊接性，可作为空间站的核反应堆材料。某些含钨合金还可用作火箭发动机的喷嘴挡板，其燃烧温度可达3400℃以上。

▲ 细钨

钨重合金，密度才是“砝码”

钨不但硬度很高，而且密度也很高，是生产钨基高密度合金的理想材料。所谓钨基高密度合金，是以钨为基体（含钨85%～99%）加入少量镍、铁、铜、钴、钼、铬等元素组成的合金，密度可达16.5～19.0 克每立方厘米。

高密度钨合金在医学上可用作辐射屏蔽材料，因此是保证人们免受辐射危害的新型材料。金属材料吸收X 射线及γ 射线的能力与其密度大小成正比。之前多选用铅作为医用防辐射材料，其密度大约为11.3 克每立方厘米。高密度钨合金的密度要比铅高出许多，意味着具有更高的吸收和阻挡射线的能力。

不同元素组成的钨基高密度合金具有不同的密度，可用作电动机的减震器、手机的振动器、某些工具的振动阻尼块、自动手表的摆锤、加速传感器的惯性质量块等。

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