为什么钨丝适合做灯丝而铜丝不行

铜的电阻率ρ=0.01851 Ω·mm2/m, 钨丝的电阻率p=0.0532(欧.mm^2/m)

钨丝的电阻率更高,导电性差一点,但钨丝比铜丝更耐高温。 所以铜丝比较适合做电线,钨丝比较适合做灯丝。
铜通常是用来做导线的.导线通电一段时间没有明显变化,钨丝做电灯,灯点一段时间会放热,说明他的电阻较大,其实在它们两个形状长短,以及温度都一样的情况下,是钨丝的电阻率比铜大,导致钨丝的电阻大于铜丝的.不过铜丝也跟钨丝一样耐高温电阻值不变却不能做灯丝。钨丝灯

因为钨丝的熔点高。

因为灯丝发光时的温度高达2000多摄氏度,在这样的温度下,一般的金属都已经融化了,只有钨的熔点高达3400多摄氏度,同时钨的稳定性也好,所以灯泡里的灯丝用钨丝。
 
灯泡的电阻是不是越小越亮 那为什么灯丝要用电阻大的物质去...?
电阻的大与小是相对而言的,同样是灯丝,电阻小些(直径粗些),当然会亮些,这就是100w和25w灯泡的区别。但是为什么不用铜丝做灯丝呢?因为要灯丝发热到白炽状态,它的温度是超过两千摄氏度的。铜丝能行吗?铜的熔点好像是1083摄氏度,假设是铜的熔点达到了要求,但铜的电阻率太小,必须将它拉成直径很细很细的细丝,才能做成各种功率的灯泡。假如技术上能做得到的话,使用中轻轻震动也就断掉了。所以灯丝的早期是用碳丝做的,后来改成钨丝了。

简单来说,白炽灯里面的灯丝是钨丝,其主要成分是钨。当钨丝通电时,由于钨丝的电阻式电能转化成内能,将钨丝加热,温度升高,一般金属加热到一定程度后就会发光(铁受热变红也是发光),就是内能有转化成光能。这就是白炽灯发光原理最简单理解。

为什么选钨丝,那时人们长久以来经验的结果。当爱迪生发明电灯的时候,传说他试验了包括植物纤维、动物毛发和人的头发在内的一千多种(也有说两千多种)材料,很多不适合作灯丝。主要原因是内阻小,或者熔点低,或者亮度不合适等等。最后爱迪生选择的并不是今天我们广泛采用的钨丝。具体是什么,我忘了。后来人们经过多次改进才选择了钨作灯丝。

如果灯丝的电阻比电线还低,到时候发光的是电线而不是灯丝了。


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钨动能弹制造工艺

先进的钨动能弹是液态混合制造的,一般含钨90%-97%,另外含有镍、铁一类的物质。制造这种钨动能弹,首先把各物质磨成细末按比例混合起来,压制成杆状。然后加热。由于铁、镍一类物质的融点低于钨,加热后它们会比钨的颗粒先融化掉。这些融化的液态金属流动、充实钨颗粒间的空隙,使得混合更加均匀。尔后,钨达到半融化或者融化,但不能流动,与液态的铁、镍等形成金属矩阵。另外由于软化和重新凝结,钨颗粒的自身结构更紧密,密度也有所提高。凝固了的矩阵钨合金杆再被轧制,压得更细更长,这样结构更加紧密,强度和韧性也就更大。这种矩阵钨杆的材料比例系数在1左右。

美国152毫米的XM578、105毫米的M735和德国的DM-13是比较早期的采用液凝方式钨动能弹。但当时的加工技术有限,不能够令钨杆达到需要的强度和韧性。这些性质达不到要求,穿杆撞击装甲就容易碎裂,而且在发射过程中承受五万多G的加速度,也可能出现碎裂。特别是长穿杆,构成物质的强度、硬度、韧性必须都达到要求。于是这些穿杆的钨杆外又加上了一层钢制的夹克。钢容易加工,可以达到要求,钢的夹克可以帮助降低夹克内相对脆弱的钨杆碎裂的机会。俄国的第一种钨动能弹,BM-42,也使用了这种夹克方式。由于钢的加入令整体的平均密度下降,另外钢夹克下的钨杆仍然不能达到理想的硬度和韧性,钢夹克钨杆的材料系数只能达到0.9上下。


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中国PTL02型100毫米轮式突击炮

PTL02型100毫米轮式突击炮装备使用一门100毫米线膛炮被中国北方工业总公司(NORINCO)发展用于解放军新的轻型(快速反应)机械化步兵师。歼击车有一个三人炮塔起源于88式主战坦克(MBT)和基于WZ551式装甲人员输送车(APC)的6X6轮式车底盘。PTL02可发射钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹。

PTL02型100毫米轮式突击炮的主炮为86式100毫米滑膛炮该炮采用了西方电渣重熔和身管自紧等制造工艺,射击膛压最高达到450兆帕,炮口初速为1610米/秒,直射距离为1800米。

PTL02型100毫米轮式突击炮配置主要有:钨合金尾翼稳定壳穿甲弹、杀爆榴弹、破甲弹和炮射导弹。如果就常规而言,该炮的性能比北约标准的105毫米要稍逊一筹,即便是杀伤力最强大的钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹,在1500米的距离上可以击穿560毫米均质轧制装甲钢板,但是其有效射程较短的缺陷却无法回避。不过在配备6枚炮射导弹后,其最大有效射程扩展到3000米外,并且其强大的穿甲能力从一定程度上弥补了100毫米滑膛炮的先天不足。




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钨丝掺杂机理

用粉末冶金和塑性加工方法制成的钨的丝材。钨丝分为纯钨丝和不下垂钨丝。纯钨丝由纯度达99.95%的钨粉制得;钨丝中绝大部分为不下垂钨丝。不下垂钨丝是在钨的氧化物原料中添加0.025%~0.05%氧化铝、0.3%~0.45%二氧化硅、0.25%~0.45%氧化钾而制成的钨丝,又称为掺杂钨丝或抗下垂钨丝。不下垂钨丝因其在再结晶温度以上使用时不像纯钨丝那样产生变形(下垂)而得名。纯钨丝主要用作电子管栅丝、边杆、引出线、支架,气体放电灯电极,发热元件等。不下垂钨丝主要用作白炽灯灯丝,电子管热丝、阴极、栅丝、气体放电灯电极、支杆、引出线等。等轴状的结晶组织

掺杂机理     钨丝绝大部分被用作灯泡灯丝,其使用温度高达2000~3000oC。灯泡灯丝、电子管热丝、阴极都是采用不下垂钨丝而不是采用纯钨丝。

(1)纯钨丝再结晶温度低于1500C。而且,再结晶后在室温下脆如玻璃,高温下产生严重变形。这是由于:其在再结晶后形成等轴状的结晶组织(图1),晶界平直,室温下弯曲时沿垂直丝轴方向的晶界极易产生脆断。高温下晶粒沿晶界滑移导致下垂变形。

(2)不下垂钨丝二次再结晶温度高达1900~2500oC,且再结晶时形成沿丝轴方向纵向长大的结晶。并常形成锯齿状连锁晶界,从而阻止了高温下晶粒的滑移,而具有很好的抗下垂变形能力。由于垂直于丝轴晶界的大大减少,室温下沿晶界脆断的几率也大大减少,从而具有一定的弯折塑性。这一效果,归因于掺杂剂——Al2O3、SiO2,、K2O的作用。研究认为,主要是由于微量钾进入了钨的微观组织中,经高温烧结,在钨中形成细小的钾泡。在加工和热处理过程中,钾泡交替地被拉长和分裂成更细的泡列(图3),这些小到几微米甚至零点几微米直径的泡列,沿丝轴方向排列而起到钉扎作用,使钨丝再结晶时晶粒的长大不能超越钾泡列的界限,从而使晶粒沿丝轴方向长大。Al2O3的作用是促进有效的钾含量,SiO2被认为主要起调节钨粉粒度的作用。


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钨丝灯的工作原理

节能灯的两极是普通的钨丝钨丝通,发热后,就能发射出电子,在灯管两侧加上比较高的电压,形成电场,这些电子就会在灯管里被加速,形成有一定速度和能量的电子流,灯管是被抽成真空的,里面充有汞,就是水银电子流中的电子以一定速度打在汞原子上,使汞原子受到激发,变成激发状态的电离子,称为发生了阶跃,激发状态的汞过了很短的时间就自发地回落到原来的状态。同时释放出紫外线光,紫外线光不能用来照明。常见的节能灯管有一般的普通灯管及渐为主流的三基色灯管,和白炽灯泡相比都有省电的优点。所不同的是普通灯管的显色性偏低,而三基色的灯管则呈现出自然的阳光色,并且在显色性及光效率上都更胜过一般的普通灯管。节能灯光源都含有汞。由于汞的沸点很低,在常温下即可蒸发,废弃的荧光灯管破碎后,立即向周围散发汞蒸气,瞬时可使周围空气中的汞浓度达到每立方米10~20毫克,国家规定的汞在空气中的最高允许浓度为每立方米0.01毫克。汞进入人体后很难被排除。钨丝灯

1、生产过程中和使用废弃后有汞污染,西方国家对汞污染是相当的重视。

2、由于是玻璃制品,易破碎,不好运输。不好安装。

3、其耗电量还是嫌大了些。

4、容易损坏,寿命短,节能不省钱这句话就是它的最好写照。


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