Tungstène

À l'état brut, le tungstène est un métal gris acier dur qui est souvent cassant et difficile à travailler. S'il est très pur, le tungstène conserve sa dureté (qui dépasse celle de nombreux aciers), et devient suffisamment malléable pour être travaillé facilement. Il est travaillé par forgeage, étirage ou extrusion, mais il est plus couramment formé par frittage. De tous les métaux à l'état pur, le tungstène a le point de fusion le plus élevé (3 422 °C, 6 192 °F), la pression de vapeur la plus basse (à des températures supérieures à 1 650 °C, 3 000 °F), et la résistance à la traction la plus élevée. Bien que le carbone reste solide à des températures plus élevées que le tungstène, le carbone sublime à la pression atmosphérique au lieu de fondre, il n'a donc pas de point de fusion. Le tungstène a le coefficient de dilatation thermique le plus bas de tous les métaux purs. La faible expansion thermique et le point de fusion élevé et la résistance à la traction du tungstène proviennent de fortes liaisons métalliques formées entre les atomes de tungstène par les électrons 5d. L'alliage de petites quantités de tungstène avec de l'acier augmente considérablement sa robustesse. Le tungstène existe sous deux formes cristallines principales : α et β. La première a une structure cubique centrée sur le corps et est la forme la plus stable. La structure de la phase β est appelée cubique A15; elle est métastable, mais peut coexister avec la phase α dans des conditions ambiantes en raison de synthèses non-équilibres ou de stabilisation par des impuretés. Contrairement à la phase α qui cristallise en grains isométriques, la forme β présente une habitude columnnaire. La phase α a un tiers de la résistivité électrique et une température de transition supraconductrice beaucoup plus basse TC par rapport à la phase β : environ 0,015 K contre 1–4 K ; le mélange des deux phases permet d'obtenir des valeurs intermédiaires de TC. La valeur de TC peut également être élevée en alliage de tungstène avec un autre métal (par exemple 7,9 K pour W-Tc). De tels alliages de tungstène sont parfois utilisés dans les circuits supraconducteurs à basse température.

Le tungstène se trouve principalement dans les minéraux wolframite (tungstate de fer-manganèse (Fe,Mn)WO4, qui est une solution solide des deux minéraux ferbérite FeWO4 et hubnérite MnWO4) et scheelite (tungstate de calcium (CaWO4). D'autres minéraux de tungstène varient en abondance de modérée à très rare, et n'ont presque aucune valeur économique.

Environ la moitié du tungstène est consommée pour la production de matériaux durs, à savoir le carbure de tungstène, la majeure partie restante étant utilisée dans les alliages et les aciers. Moins de 10 % est utilisé dans d'autres composés chimiques. En raison de la haute température de transition ductile-cassante du tungstène, ses produits sont traditionnellement fabriqués par métallurgie des poudres, frittage par plasma d'étincelles, dépôt chimique en phase vapeur, pressage isostatique à chaud et méthodes thermoplastiques. Une alternative de fabrication plus flexible est la fusion sélective par laser, qui est une forme d'impression 3D et permet de créer des formes tridimensionnelles complexes.