ملخص:
لا يوجد حالياً أي بديل مقبول عالمياً للتنغستن في العديد من التطبيقات نظراً لخصائصه الفريدة، مثل نقطة انصهاره العالية، وتمدده الحراري المنخفض، وضغط البخار المنخفض، وكثافته، وتوصيله الكهربائي والحراري.
الشرح:درجة الانصهار العالية
: يتميّز التنجستن بأعلى درجة انصهار من بين جميع المعادن المعروفة، حيث تبلغ 6192 درجة فهرنهايت (3422 درجة مئوية). هذه الخاصية تجعله لا غنى عنه للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية جداً مثل أجهزة الإلكترونات المفرغة (VEDs) مثل أنابيب الموجات المتنقلة (TWTs) والمغنترونات المغناطيسية والكليسترونات. وتتطلب هذه الأجهزة كثافة طاقة عالية عند الترددات العالية، وهي قدرة لا يمكن للمواد الأخرى، بما في ذلك الإلكترونيات القائمة على السيليكون والغاليوم، تحقيقها.تمدد حراري منخفض وضغط بخار منخفض
: تُعد خصائص التمدد الحراري المنخفض وضغط البخار المنخفض للتنغستن حاسمة في تطبيقات مثل أفران حقن المعادن (MIM). في هذه الأفران، تسمح عناصر تسخين التنجستن بدرجات حرارة عالية جدًا دون إطلاق الأكسجين أو الكربون أو الرطوبة أو الملوثات الأخرى، وهو أمر ضروري للحفاظ على جودة المواد التي تتم معالجتها.الكثافة وقوة الشد
: إن كثافة التنجستن، المساوية لكثافة الذهب، وقوة الشد العالية التي يتمتع بها تجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مواد صلبة وقابلة للتوجيه في الوقت نفسه، كما هو الحال في الأجهزة الطبية مثل أطراف اللفائف وأعمدة القسطرة والأسلاك التوجيهية والأقطاب الكهربائية والمسابير. كما أن قدرتها الإشعاعية تجعلها ذات قيمة للتطبيقات في التنظير الفلوري والأشعة.التوصيل الكهربائي والحراري
: إن الموصلية الكهربائية والحرارية الممتازة للتنغستن تجعله مثاليًا للاستخدامات في عناصر التسخين، خاصةً في البيئات ذات درجات الحرارة العالية حيث يكون الحفاظ على التوصيل ومقاومة التشوه أمرًا بالغ الأهمية.مقاومة الأكسدة والانزلاق.
: تعد مقاومة التنجستن للأكسدة والزحف في درجات الحرارة العالية عاملاً آخر يميزه عن غيره من المواد الأخرى. هذه الخاصية مهمة بشكل خاص في الحفاظ على السلامة الهيكلية وأداء المكونات في البيئات القاسية.
الخلاصة:
المعدن الأقرب إلى التنغستن من حيث الخواص هو الموليبدينوم. يشترك الموليبدينوم مع التنغستن في العديد من الخصائص الرئيسية، مثل نقطة الانصهار العالية وضغط البخار المنخفض في درجات الحرارة العالية، مما يجعله بديلاً مناسباً في بعض التطبيقات.
نقطة انصهار عالية:
يتمتع كل من التنغستن والموليبدينوم بنقاط انصهار عالية، وهي خاصية مهمة للمواد المستخدمة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. يتمتع التنجستن بأعلى درجة انصهار لأي معدن عند 3422 درجة مئوية، بينما تبلغ درجة انصهار الموليبدينوم 2623 درجة مئوية. وعلى الرغم من أن نقطة انصهار الموليبدينوم أقل من التنجستن، إلا أنها لا تزال أعلى بكثير من معظم المعادن الأخرى، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية مثل طلاء خلايا الألواح الشمسية.ضغط بخار منخفض:
يُظهر كل من التنغستن والموليبدينوم ضغط بخار منخفض في درجات الحرارة العالية، وهو أمر ضروري للحفاظ على سلامة المواد في درجات الحرارة الشديدة. وتكتسب هذه الخاصية أهمية خاصة في تطبيقات مثل أفران قولبة حقن المعادن (MIM) ومصادر التبخير حيث تحتاج المواد إلى تحمل درجات الحرارة العالية دون تبخر كبير. يمكن استخدام الموليبدينوم، مثل التنغستن، في البيئات غير المؤكسدة بسبب انخفاض ضغط بخاره، على الرغم من أن التنغستن مفضل بشكل عام لأدائه المتفوق في هذه الظروف.
التطبيقات:
يشيع استخدام الموليبدينوم كمادة طلاء لخلايا الألواح الشمسية، مستفيداً من نقطة انصهاره العالية وضغط بخاره المنخفض. كما يمكن استخدامه بدلاً من التنجستن في بعض التطبيقات التي لا تكون فيها خصائص التنجستن المتفوقة ضرورية للغاية. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات الحرجة التي تتطلب أعلى نقطة انصهار وأقل ضغط بخار وأعلى قوة شد، يظل التنجستن المادة المفضلة.