Résumé :
Il n'existe actuellement aucun substitut universellement accepté pour le tungstène dans de nombreuses applications en raison de ses propriétés uniques, telles que son point de fusion élevé, sa faible dilatation thermique, sa faible pression de vapeur, sa densité et sa conductivité électrique et thermique.
Explication :Point de fusion élevé
: Le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux connus, à 3422°C (6192°F). Cette propriété le rend indispensable pour les applications à très haute température telles que les dispositifs à électrons sous vide (DEV) comme les tubes à ondes progressives (TWT), les magnétrons et les klystrons. Ces dispositifs nécessitent une densité de puissance élevée à des fréquences élevées, une capacité que d'autres matériaux, y compris l'électronique à base de silicium et de gallium, ne peuvent pas atteindre.Faible dilatation thermique et faible pression de vapeur
: Les propriétés de faible dilatation thermique et de faible pression de vapeur du tungstène sont cruciales dans des applications telles que les fours de moulage par injection de métal (MIM). Dans ces fours, les éléments chauffants en tungstène permettent d'atteindre des températures très élevées sans libérer d'oxygène, de carbone, d'humidité ou d'autres contaminants, ce qui est essentiel pour maintenir la qualité des matériaux traités.Densité et résistance à la traction
: La densité du tungstène, égale à celle de l'or, et sa grande résistance à la traction le rendent adapté aux applications nécessitant des matériaux rigides mais orientables, comme dans les dispositifs médicaux tels que les embouts de bobines, les tiges de cathéters, les fils-guides, les électrodes et les sondes. Sa radio-opacité le rend également précieux pour les applications en fluoroscopie et en radiologie.Conductivité électrique et thermique
: L'excellente conductivité électrique et thermique du tungstène en fait un matériau idéal pour les éléments chauffants, en particulier dans les environnements à haute température où le maintien de la conductivité et de la résistance à la déformation est essentiel.Résistance à l'oxydation et au fluage
: La résistance du tungstène à l'oxydation et au fluage à haute température est un autre facteur qui le distingue des autres matériaux. Cette propriété est particulièrement importante pour maintenir l'intégrité structurelle et les performances des composants dans des environnements extrêmes.
Conclusion :
Le métal le plus proche du tungstène en termes de propriétés est le molybdène. Le molybdène partage avec le tungstène plusieurs caractéristiques essentielles, telles qu'un point de fusion élevé et une faible pression de vapeur à haute température, ce qui en fait une alternative appropriée pour certaines applications.
Point de fusion élevé :
Le tungstène et le molybdène ont tous deux un point de fusion élevé, ce qui est une propriété essentielle pour les matériaux utilisés dans des environnements à haute température. Le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux, à 3422°C, tandis que le point de fusion du molybdène est de 2623°C. Bien que le point de fusion du molybdène soit inférieur à celui du tungstène, il reste nettement supérieur à celui de la plupart des autres métaux, ce qui le rend adapté aux applications à haute température telles que les revêtements des cellules des panneaux solaires.Faible pression de vapeur :
Le tungstène et le molybdène présentent tous deux une faible pression de vapeur à haute température, ce qui est essentiel pour maintenir l'intégrité des matériaux dans des conditions de chaleur extrême. Cette propriété est particulièrement importante dans des applications telles que les fours de moulage par injection de métaux (MIM) et les sources d'évaporation, où les matériaux doivent résister à des températures élevées sans s'évaporer de manière significative. Le molybdène, comme le tungstène, peut être utilisé dans des environnements non oxydants en raison de sa faible pression de vapeur, bien que le tungstène soit généralement préféré pour ses performances supérieures dans ces conditions.
Applications :
Le molybdène est couramment utilisé comme matériau de revêtement pour les cellules des panneaux solaires, en raison de son point de fusion élevé et de sa faible pression de vapeur. Il peut également être utilisé à la place du tungstène dans certaines applications où les propriétés supérieures du tungstène ne sont pas absolument nécessaires. Toutefois, pour les applications critiques nécessitant le point de fusion le plus élevé, la pression de vapeur la plus faible et la résistance à la traction la plus élevée, le tungstène reste le matériau de choix.