Tungsten – Kim loại siêu bền cho công nghiệp và hàng không vũ trụ!

Tungsten, hay còn gọi là wolfram, được biết đến với tên gọi “kim loại của tương lai” bởi khả năng chịu nhiệt và độ cứng đáng kinh ngạc. Nó có số nguyên tử 74 trên bảng tuần hoàn và thuộc nhóm VIIB (kim loại chuyển tiếp). Với lịch sử hình thành liên quan chặt chẽ tới ngành khai thác mỏ, tungsten hiện đang trở thành trụ cột trong nhiều lĩnh vực công nghiệp trọng điểm, từ sản xuất công cụ cắt gọt cho đến chế tạo các bộ phận máy bay, tên lửa.

Đặc tính phi thường của Tungsten

Tungsten sở hữu một loạt đặc tính ấn tượng khiến nó trở thành vật liệu ưu tiên hàng đầu trong nhiều ứng dụng kỹ thuật. Dưới đây là một số điểm nổi bật:

Nhiệt độ nóng chảy cao: Tungsten có điểm nóng chảy lên tới 3422°C, đứng thứ hai sau cacbon trong tất cả các kim loại. Tính chất này giúp nó hoạt động hiệu quả ở môi trường nhiệt độ cao như lò công nghiệp, buồng đốt, và hệ thống phóng tên lửa.
Độ cứng tuyệt vời: Với độ cứng Vickers khoảng 200-300 HV (độ cứng Vickers là một đơn vị đo lường độ cứng của vật liệu), tungsten được coi là một trong những kim loại cứng nhất tự nhiên. Nó có thể chống lại sự mài mòn và biến dạng, phù hợp cho việc sản xuất khuôn, dao cắt, mũi khoan và các công cụ khác cần độ bền cao.
Khối lượng riêng lớn: Tungsten nặng hơn hầu hết các kim loại khác, với khối lượng riêng khoảng 19,3 g/cm³. Tính chất này giúp nó có ứng dụng trong việc làm trọng lượng cho máy bay và thiết bị quân sự.

Ứng dụng đa dạng của Tungsten

Với sự kết hợp hoàn hảo giữa độ cứng, nhiệt độ nóng chảy cao và mật độ lớn, tungsten được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

Công nghiệp:
- Sản xuất công cụ: Dao cắt, mũi khoan, khuôn đúc được làm từ tungsten giúp gia tăng tuổi thọ của công cụ và hiệu suất sản xuất.
- Lò nung và buồng đốt: Tungsten được sử dụng để chế tạo các bộ phận chịu nhiệt trong lò nung và buồng đốt ở nhiệt độ cao.
Hàng không vũ trụ:
- Chế tạo động cơ tên lửa: Các bộ phận của động cơ tên lửa, như vòi phun nhiên liệu, cần được làm từ vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất cực cao. Tungsten đáp ứng hoàn hảo yêu cầu này.
- Các bộ phận máy bay: Tungsten được sử dụng để tăng khối lượng cho máy bay, giúp ổn định bay và nâng cao hiệu suất.
Y tế:
- Chế tạo thiết bị chẩn đoán y khoa: Các thiết bị chụp X-quang và MRI thường sử dụng tungsten làm tấm chắn tia X, bảo vệ bệnh nhân và nhân viên y tế khỏi bức xạ ion hóa.

Sản xuất Tungsten: Từ quặng đến sản phẩm cuối cùng

Tungsten được khai thác chủ yếu dưới dạng quặng wolframit (FeWO4, MnWO4) hoặc scheelite (CaWO4). Quá trình sản xuất tungsten bao gồm các bước sau:

Lấy quặng: Quặng wolfram được khai thác từ mỏ ngầm hoặc mỏ lộ thiên bằng phương pháp khoan và nổ.
Tập trung: Quặng wolfram thô được nghiền nát và xử lý bằng hóa chất để tách tungsten ra khỏi các tạp chất khác.
Luyện kim:

Tungsten sau khi được tinh chế sẽ được nung nóng ở nhiệt độ cao (khoảng 1000°C) với hydro để tạo thành bột tungsten tinh khiết. 4. Gia công và sản xuất:

Bột tungsten được ép hoặc sintered (nén ở nhiệt độ cao mà không tan chảy) để tạo thành các hình dạng và kích cỡ theo yêu cầu. Các phương pháp gia công khác như đúc, cán, và gia công CNC cũng được sử dụng để chế tạo các sản phẩm tungsten phức tạp hơn.

Tungsten - Vật liệu hiện đại với tương lai tươi sáng

Với những ưu điểm vượt trội về độ bền, khả năng chịu nhiệt và mật độ cao, tungsten chắc chắn sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp trọng điểm trong tương lai. Sự nghiên cứu và phát triển liên tục trên vật liệu này hứa hẹn mang lại những ứng dụng mới mẻ và đột phá trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo, xe điện, và y học.