金屬鎢是什麼？

金屬鎢是一種銀灰色過渡金屬，元素符號W，原子序數74，具有高熔點（3422 °C）、高密度（19.35 g/cm³）、高硬度和優異的耐高溫性能，廣泛用於航太、國防、電子、電光源和硬質合金等領域。

鎢的許多物性隨溫度顯著變化（尤其是熱導率、電阻率、比熱容等），下文給出常溫或近常溫的參考值/範圍並在備註中提示溫度依賴性。

機械性能（抗拉強度、屈服強度、壓縮強度等）對材料形態（緻密單晶、緻密多晶、粉末燒結體、合金化等級）和缺陷/孔隙極其敏感，下文列出常見多晶或工程用鎢的典型範圍。

電學與熱學資料（電阻率、%IACS、熱導率）使用的樣本與測試條件會導致±10–20%的差異，設計時注意餘量與溫度修正。

基本原子與晶體資訊

原子序數：74

元素符號：W

原子量（近似）：183.84

晶體結構：體心立方（bcc）

晶格常數（a，室溫，單晶參考值）：約3.165 Å

熱學性質

熔點（melting point）：3422 °C

沸點（boiling point）：約5927 °C

熔化熱（latent heat of fusion）：約35–40 kJ/kg·mol

熱導率（thermal conductivity，20 °C）：約170–175 W·m⁻¹·K⁻¹（隨溫度下降或上升有一定變化）

比熱容（specific heat，20 °C）：約24.27J·mol-1·K-1

熱膨脹係數（CTE, 20–100 °C）：約4.2–4.6×10⁻⁶ K⁻¹（常用工程值約4.5×10⁻⁶/°C）

力學與彈性性質（多晶/燒結體與單晶間存在差異）

密度（20 °C）：19.35 g·cm⁻³（典型值）

楊氏模量（Young's modulus）：約400–411 GPa（常用取411 GPa）

泊松比（Poisson's ratio）：約0.27–0.28

剪切模量（Shear modulus）：約161–165 GPa

體積模量（Bulk modulus）：約310–330 GPa

抗拉強度（Tensile strength，工程多晶體/燒結體）：典型範圍約550–900 MPa（取決於製備狀態）

屈服強度（Yield strength）：約500–700 MPa（受樣品狀態與溫度影響）

壓縮強度（Compressive strength）：約2000–2500 MPa（試樣與測試條件相關）

斷面收縮與延伸率：多晶鎢通常表現為低延伸率（脆性或近脆性行為，室溫下延伸率較低）

硬度與耐磨性

維氏硬度：3430MPa

布氏硬度：2570MPa

電學與熱電子性能

電阻率（resistivity，20 °C）：約5.5–5.7×10⁻⁸ Ω·m（20 °C 時典型值）

電導率（以 IACS 百分比表示）：約15–24% IACS，常用工程近似值約18% IACS

溫度係數（近室溫）：約4.5×10⁻³ /°C（線性近似，隨溫度變化而變化）

高溫行為與熱穩定性

最高工作溫度（應用相關）：在無氧或保護氣氛下，鎢可在較高溫度下長時間服役，但在空氣/氧化性氣氛中會發生高溫氧化，導致脆化與性能下降。

氧化敏感性：在高溫（>400–600 °C，視環境而異）的環境下，鎢氧化顯著，因而需在真空、氬氣或還原性氣氛中加工或服役。

化學穩定性與抗腐蝕性

鎢在常溫下對多數酸堿具有較好化學穩定性（對稀硝酸、鹽酸、硫酸等一般表現穩定），但對含氟離子或氫氟酸（HF）具破壞性；在高溫氧化性環境中鎢會氧化形成WO₃等氧化物，在強氧化性酸性介質或氟化環境中，鎢會被溶蝕。

聲學與熱電子常數

德拜溫度（Debye temperature）：約250–400 K（不同文獻給出不同估計）

電荷載流子密度與電子結構參數：5d 電子主導，具體數值依賴晶體與合金化狀態。

上述鎢的物性值在單晶、鍛軋/退火多晶、燒結體、粉末冶金製品之間會有系統性差異；強度、延展性、硬度、導電性與熱導率對顯微組織（晶粒尺寸、孔隙率、夾雜物）較為敏感。在高溫設計中應當採用隨溫度變化的屬性曲線（例如熱導率、比熱容、電阻率與熱膨脹係數均隨溫度的變化而不同），並根據實際工況選取真空或保護氣氛下的材料資料。

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