タングステンのデメリットは何ですか？主な課題と限界の説明

タングステンは、純金属の中で最も高い融点や優れた高温強度などの優れた物理的特性にもかかわらず、用途や取り扱いを制限するいくつかの欠点があります。これらには、機械加工の難しさ、低温での脆さ、高温での脆化と酸化の受けやすさ、加工と製造の課題が含まれます。これらの制限を理解することは、タングステンの独特な特性に依存している業界にとって非常に重要です。

重要なポイントの説明:

機械加工と製作の難しさ:
- ダイヤモンドツールのロード: 純粋なタングステンは、ダイヤモンド工具間の空間に圧縮されるため、機械加工が困難です。この状態はローディングとして知られています。これにより、切削工具の効果がなくなり、加工プロセスが複雑になります。
- 限られた製造技術: 純粋なタングステンはマンドレル上で引き抜いたり、チューブに押し出したりすることができないため、材料の成形に利用できる方法が制限されます。
低温での脆性:
- 延性から脆性への転移温度 (DBTT): タングステンの延性から脆性への転移温度 (DBTT) は室温よりも高くなります。これは、タングステンは低温では脆くて加工が難しく、応力下で亀裂や破損を引き起こす可能性があることを意味します。
- 不純物の影響: 不純物や汚染が存在するとタングステンの脆さが悪化する可能性があり、取り扱いや加工がさらに困難になります。
高温での脆化と酸化に対する感受性:
- 脆化: タングステン発熱体は、高温での空気中での脆化、機械的衝撃および熱衝撃、酸化を受けやすいです。このため、保護措置を講じない限り、高温環境での使用は制限されます。
- 酸化： 酸化を避けるため、タングステンは 500°C (932°F) を超える空気にさらさないでください。酸化すると特性が低下し、故障につながる可能性があります。冷間始動時の脆化を防ぐために、温度上昇制御システムが必要になることがよくあります。
加工と合金化における課題:
- 金属加工と合金: タングステンの機械的特性は、その純度、種類、合金元素の組成、さらには熱処理や微細構造によって影響されます。金属加工と合金化により延性から脆性への転移温度を下げ、強度と延性を向上させることができますが、これらのプロセスはタングステン部品の製造に複雑さとコストを追加します。
- 熱安定性: タングステンは高い熱安定性を持っていますが、脆くて高温で酸化しやすいため、特定の高温用途での使用が制限される可能性があります。

要約すると、タングステンは高い融点や熱安定性などの優れた特性を備えていますが、加工の難しさ、低温での脆さ、高温での脆化や酸化の影響を受けやすいなどの欠点が大きな課題を引き起こしています。タングステンが使用される用途では、これらの制限を慎重に考慮する必要があり、これらの問題を軽減するために適切な措置を講じる必要があります。

概要表:

タングステンのデメリット	主要な詳細
機械加工と製作	・ダイヤモンド工具の装着により加工が複雑になります。
	- 限られた製造技術 (例: 絞り加工や押し出し加工ができない)。
低温での脆性	- 高い延性から脆性への転移温度 (DBTT)。
	- 不純物は脆性を悪化させ、亀裂のリスクを高めます。
脆化と酸化	- 500°C (932°F) を超えると脆化や酸化を受けやすくなります。
	- 高温での使用には保護措置が必要です。
加工と合金	- 合金化により複雑さとコストが増加します。
	- 脆さと酸化により、高温での用途が制限されます。