金属钨是什么？

金属钨是一种银灰色过渡金属，元素符号W，原子序数74，具有高熔点（3422 °C）、高密度（19.35 g/cm³）、高硬度和优异的耐高温性能，广泛用于航天、国防、电子、电光源和硬质合金等领域。

钨的许多物性随温度显著变化（尤其是热导率、电阻率、比热容等），下文给出常温或近常温的参考值/范围并在备注中提示温度依赖性。

机械性能（抗拉强度、屈服强度、压缩强度等）对材料形态（致密单晶、致密多晶、粉末烧结体、合金化等级）和缺陷/孔隙极其敏感，下文列出常见多晶或工程用钨的典型范围。

电学与热学数据（电阻率、%IACS、热导率）使用的样本与测试条件会导致±10–20%的差异，设计时注意余量与温度修正。

基本原子与晶体信息

原子序数：74

元素符号：W

原子量（近似）：183.84

晶体结构：体心立方（bcc）

晶格常数（a，室温，单晶参考值）：约3.165 Å

热学性质

熔点（melting point）：3422 °C

沸点（boiling point）：约5927 °C

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

热导率（thermal conductivity，20 °C）：约170–175 W·m⁻¹·K⁻¹（随温度下降或上升有一定变化）

比热容（specific heat，20 °C）：约24.27J·mol-1·K-1

热膨胀系数（CTE, 20–100 °C）：约4.2–4.6×10⁻⁶ K⁻¹（常用工程值约4.5×10⁻⁶/°C）

力学与弹性性质（多晶/烧结体与单晶间存在差异）

密度（20 °C）：19.35 g·cm⁻³（典型值）

杨氏模量（Young's modulus）：约400–411 GPa（常用取411 GPa）

泊松比（Poisson's ratio）：约0.27–0.28

剪切模量（Shear modulus）：约161–165 GPa

体积模量（Bulk modulus）：约310–330 GPa

抗拉强度（Tensile strength，工程多晶体/烧结体）：典型范围约550–900 MPa（取决于制备状态）

屈服强度（Yield strength）：约500–700 MPa（受样品状态与温度影响）

压缩强度（Compressive strength）：约2000–2500 MPa（试样与测试条件相关）

断面收缩与延伸率：多晶钨通常表现为低延伸率（脆性或近脆性行为，室温下延伸率较低）

硬度与耐磨性

维氏硬度：3430MPa

布氏硬度：2570MPa

电学与热电子性能

电阻率（resistivity，20 °C）：约5.5–5.7×10⁻⁸ Ω·m（20 °C 时典型值）

电导率（以 IACS 百分比表示）：约15–24% IACS，常用工程近似值约18% IACS

温度系数（近室温）：约4.5×10⁻³ /°C（线性近似，随温度变化而变化）

高温行为与热稳定性

最高工作温度（应用相关）：在无氧或保护气氛下，钨可在较高温度下长时间服役，但在空气/氧化性气氛中会发生高温氧化，导致脆化与性能下降。

氧化敏感性：在高温（>400–600 °C，视环境而异）的环境下，钨氧化显著，因而需在真空、氩气或还原性气氛中加工或服役。

化学稳定性与抗腐蚀性

钨在常温下对多数酸碱具有较好化学稳定性（对稀硝酸、盐酸、硫酸等一般表现稳定），但对含氟离子或氢氟酸（HF）具破坏性；在高温氧化性环境中钨会氧化形成WO₃等氧化物，在强氧化性酸性介质或氟化环境中，钨会被溶蚀。

声学与热电子常数

德拜温度（Debye temperature）：约250–400 K（不同文献给出不同估计）

电荷载流子密度与电子结构参数：5d 电子主导，具体数值依赖晶体与合金化状态。

上述钨的物性值在单晶、锻轧/退火多晶、烧结体、粉末冶金制品之间会有系统性差异；强度、延展性、硬度、导电性与热导率对显微组织（晶粒尺寸、孔隙率、夹杂物）较为敏感。在高温设计中应当采用随温度变化的属性曲线（例如热导率、比热容、电阻率与热膨胀系数均随温度的变化而不同），并根据实际工况选取真空或保护气氛下的材料数据。

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