텅스텐

원재료 상태의 텅스텐은 단단하고 강철색을 띠며 종종 깨지기 쉽고 가공이 어렵습니다. 매우 순수하게 만들면 텅스텐은 그 단단함을 유지하면서 (많은 강철을 초과하는 경도), 가공하기에 충분히 연성이 됩니다. 이는 단조, 인발 또는 압출 통해 가공되지만, 보다 일반적으로 소결에 의해 형성됩니다. 순수한 금속 중 텅스텐은 최고 녹는점 (3,422 °C, 6,192 °F), 최저 증기압 (1,650 °C, 3,000 °F 이상의 온도에서), 그리고 최고 인장강도를 가집니다. 탄소는 텅스텐보다 더 높은 온도에서 고체 상태를 유지하지만, 탄소는 대기압에서 승화되기 때문에 녹는점이 없습니다. 텅스텐은 순수한 금속 중에서 가장 낮은 열팽창 계수를 가지고 있습니다. 텅스텐의 낮은 열팽창, 높은 녹는점 및 인장강도는 5d 전자가 형성하는 강한 금속 결합에서 기인합니다. 소량의 텅스텐을 강철에 합금시키면 강도가 크게 증가합니다. 텅스텐은 두 가지 주요 결정 형태로 존재합니다: α와 β. 전자는 체심입방구조를 가지며 더 안정적인 형태입니다. β 상의 구조는 A15 입방체로 불리며, 이는 메타안정하지만, 불균형 합성 또는 불순물에 의해 안정화되어 상온에서도 α 상과 공존할 수 있습니다. α 상은 등축 결정립으로 결정되지만, β 상은 기둥 형태를 나타냅니다. α 상은 β 상에 비해 전기 저항이 1/3이고 초전도 전이 온도 TC가 훨씬 낮습니다: 약 0.015 K 대 1–4 K; 두 상을 혼합하면 중간 수준의 TC 값을 얻을 수 있습니다. TC 값은 텅스텐을 다른 금속과 합금하면 높일 수 있습니다 (예: W-Tc는 7.9 K). 이러한 텅스텐 합금은 때때로 저온 초전도 회로에 사용됩니다.

텅스텐은 주로 광물 볼프레마이트 (철-망간 텅스테이트 (Fe,Mn)WO4, 이 광물은 페르베라이트 FeWO4와 휴버나이트 MnWO4의 고용체)와 셰일라이트 (칼슘 텅스테이트 (CaWO4))에서 발견됩니다. 다른 텅스텐 광물은 희소성 정도가 중간에서 매우 희귀하며, 경제적 가치가 거의 없습니다.

텅스텐의 약 절반은 단단한 물질–즉 텅스텐 카바이드–을 생산하는 데 소비되며, 나머지 주요 사용은 합금 및 강철에 사용됩니다. 10% 미만이 다른 화합물에 사용됩니다. 텅스텐의 높은 연성-취성 전이 온도 때문에, 텅스텐 제품은 전통적으로 분말야금, 스파크 플라즈마 소결, 화학기상증착, 고온등방압, 열가소성 경로를 통해 제조됩니다. 더 유연한 제조 대안으로는 선택적 레이저 용융이 있으며, 이는 3D 프린팅의 한 형태로 복잡한 3차원 형상을 만드는데 사용됩니다.