鎢絲的拉伸強(qiáng)度與延展性相輔相成，其高強(qiáng)度保證了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而適度的延展性使其能夠加工成複雜形狀。鎢絲憑藉超高的拉伸強(qiáng)度和可控的延展性，廣泛應(yīng)用於照明、電子、航空航太等領(lǐng)域。
1. 拉伸強(qiáng)度
鎢絲的拉伸強(qiáng)度極高，是其作為高溫材料和結(jié)構(gòu)材料的關(guān)鍵特性之一。純鎢的拉伸強(qiáng)度在室溫下通常在800-1000 MPa之間，而通過摻雜（如摻鉀、鋁、矽等）或加工工藝優(yōu)化（如拉絲和熱處理），其拉伸強(qiáng)度可顯著提升，最高可達(dá)2000-3000 MPa。鎢的高強(qiáng)度源於其體心立方晶體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)烈的金屬鍵結(jié)合，使其在高溫下仍能保持優(yōu)異的力學(xué)性能。例如，在白熾燈中，鎢絲能在約2500°C的高溫下承受較大的機(jī)械應(yīng)力而不斷裂。這種特性使鎢絲成為高溫?zé)艚z、電子器件陰極以及航空航太領(lǐng)域中不可替代的材料。
拉伸強(qiáng)度的表現(xiàn)與鎢絲的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。鎢絲在拉絲過程中會形成細(xì)長的纖維狀晶粒結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)顯著提高了其強(qiáng)度，但也可能引入內(nèi)應(yīng)力。通過退火處理可部分消除內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步優(yōu)化強(qiáng)度與韌性的平衡。此外，鎢絲的拉伸強(qiáng)度隨溫度升高而下降，但在1000°C以下仍遠(yuǎn)超大多數(shù)金屬材料，展現(xiàn)了其在極端環(huán)境下的可靠性。
2. 延展性
儘管鎢的延展性在室溫下相對較差（表現(xiàn)為脆性），但通過適當(dāng)?shù)募庸すに?，鎢絲可展現(xiàn)出良好的延展性。延展性是鎢絲能夠被拉制成極細(xì)絲（如直徑小於0.01毫米）的基礎(chǔ)，這得益於高溫下鎢的塑性變形能力。在拉絲過程中，鎢坯料需加熱至1000-1500°C，以降低其脆性並提高延展性。摻雜鎢絲（如摻鉀鎢絲）通過形成細(xì)小氣泡和晶界強(qiáng)化機(jī)制，進(jìn)一步改善了延展性，使其在高溫下不易發(fā)生晶間斷裂。
鎢絲的延展性還與其純度和加工工藝密切相關(guān)。高純鎢絲在低溫下的延展性較差，但通過控制雜質(zhì)含量（如氧、氮等）和優(yōu)化拉絲工藝，可顯著提高其塑性。此外，鎢絲的延展性在高溫下更優(yōu)，這使其適用於需要反復(fù)彎曲或成型的應(yīng)用場景，如電真空器件中的螺旋燈絲。
實際應(yīng)用中，鎢絲的性能需通過摻雜、熱處理和拉絲工藝優(yōu)化來平衡強(qiáng)度與延展性。例如，摻鉀鎢絲在白熾燈中的使用壽命長，既得益於其高強(qiáng)度，也依賴於良好的延展性以承受熱迴圈應(yīng)力。然而，鎢絲在低溫下的脆性仍是一個挑戰(zhàn)，需通過合金化或表面處理進(jìn)一步改進(jìn)。
