โลหะผสมทังสเตน

ทางอุตสาหกรรม
ทังสเตนใช้ส่วนใหญ่ในการผลิตวัสดุแข็งจากทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) ซึ่งเป็นหนึ่งในคาร์ไบด์ที่มีความแข็งที่สุด WC เป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ แต่ W2C มีประสิทธิภาพน้อยกว่า WC ใช้ในการผลิตสารกัดกร่อนที่ทนทานต่อการสึกหรอและเครื่องมือตัด "คาร์ไบด์" เช่น มีด สว่าน เลื่อยวงเดือน แม่พิมพ์ เครื่องมือกัดและกลึงที่ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะ งานไม้ การทำเหมือง ปิโตรเลียม และการก่อสร้าง เครื่องมือคาร์ไบด์เป็นเซรามิก/โลหะผสม โดยที่โคบอลต์โลหะทำหน้าที่เป็นวัสดุยึด (เมทริกซ์) เพื่อยึดอนุภาค WC ไว้ในตำแหน่ง การใช้ในอุตสาหกรรมประเภทนี้คิดเป็นประมาณ 60% ของการบริโภคทังสเตนในปัจจุบัน
อุตสาหกรรมเครื่องประดับผลิตแหวนจากทังสเตนคาร์ไบด์เผา ทังสเตนคาร์ไบด์/โลหะผสม และทังสเตนโลหะ แหวน WC/โลหะผสมใช้โลหะนิกเกิลเป็นเมทริกซ์แทนโคบอลต์ เนื่องจากจะมีความเงางามมากกว่าเมื่อขัดเงา บางครั้งผู้ผลิตหรือผู้ค้าปลีกจะเรียกทังสเตนคาร์ไบด์ว่าเป็นโลหะ แต่ที่จริงแล้วเป็นเซรามิก เนื่องจากทังสเตนคาร์ไบด์มีความแข็ง แหวนที่ทำจากวัสดุนี้จึงทนทานต่อการสึกกร่อนเป็นอย่างยิ่ง และจะคงสภาพการขัดเงาได้นานกว่าแหวนที่ทำจากทังสเตนโลหะ อย่างไรก็ตาม แหวนทังสเตนคาร์ไบด์เปราะและอาจแตกร้าวได้เมื่อถูกกระแทกแรงๆ

โลหะผสม
ความแข็งและทนความร้อนของทังสเตนสามารถนำไปใช้ทำโลหะผสมที่มีประโยชน์ได้ ตัวอย่างที่ดีคือเหล็กความเร็วสูง ซึ่งอาจมีส่วนผสมของทังสเตนมากถึง 18% จุดหลอมเหลวที่สูงของทังสเตนทำให้ทังสเตนเป็นวัสดุที่ดีสำหรับการใช้งาน เช่น หัวฉีดจรวด ตัวอย่างเช่น ในขีปนาวุธพิสัยไกลที่ยิงจากเรือดำน้ำ UGM-27 Polaris โลหะผสมทังสเตนใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย รวมถึงอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์ และการป้องกันรังสี ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีทังสเตน เช่น Hastelloy และ Stellite ใช้ในใบพัดกังหัน ชิ้นส่วนและสารเคลือบที่ทนทานต่อการสึกหรอ
ทังสเตนมีความทนทานต่อความร้อน จึงมีประโยชน์ในการเชื่อมด้วยอาร์กเมื่อใช้ร่วมกับโลหะที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าสูงชนิดอื่น เช่น เงินหรือทองแดง เงินหรือทองแดงมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าที่จำเป็น และทังสเตนยังช่วยให้แท่งเชื่อมสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมการเชื่อมด้วยอาร์กได้

แม่เหล็กถาวร
เหล็กทังสเตนที่ผ่านการชุบแข็ง (แบบมาร์เทนซิติก) (ประมาณ 5.5% ถึง 7.0% W พร้อมคาร์บอน 0.5% ถึง 0.7%) ถูกนำมาใช้ในการผลิตแม่เหล็กถาวรแบบแข็ง เนื่องจากมีค่าตกค้างและแรงบีบสูง ดังที่จอห์น ฮอปกินสัน (ค.ศ. 1849–1898) สังเกตเห็นไว้ตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 1886 คุณสมบัติทางแม่เหล็กของโลหะหรือโลหะผสมนั้นไวต่อโครงสร้างจุลภาคมาก ตัวอย่างเช่น แม้ว่าทังสเตนจะเป็นธาตุที่ไม่เป็นแม่เหล็ก (แต่เป็นเหล็ก) แต่เมื่อทังสเตนมีอยู่ในเหล็กในสัดส่วนดังกล่าว ทังสเตนจะทำให้เฟสมาร์เทนไซต์มีความเสถียรมากขึ้น ซึ่งจะมีแม่เหล็กมากกว่าเฟสเฟอร์ไรต์ (เหล็ก) เนื่องจากมีความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของผนังโดเมนแม่เหล็กได้ดีกว่า

ทหาร
ทังสเตน ซึ่งโดยปกติจะผสมกับนิกเกิล เหล็ก หรือโคบอลต์ เพื่อสร้างโลหะผสมหนัก ใช้ในเครื่องเจาะพลังงานจลน์เป็นทางเลือกแทนยูเรเนียมที่หมดสภาพ ในการใช้งานที่กัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมเป็นปัญหาแม้ในรูปแบบที่หมดสภาพแล้ว หรือในกรณีที่ไม่ต้องการคุณสมบัติไพโรฟอร์เพิ่มเติมของยูเรเนียม (ตัวอย่างเช่น ในกระสุนปืนขนาดเล็กทั่วไปที่ออกแบบมาเพื่อเจาะเกราะร่างกาย) ในทำนองเดียวกัน โลหะผสมทังสเตนยังใช้ในปลอกกระสุน ระเบิดมือ และขีปนาวุธ เพื่อสร้างสะเก็ดระเบิดความเร็วเหนือเสียง เยอรมนีใช้ทังสเตนในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเพื่อผลิตปลอกกระสุนสำหรับปืนต่อต้านรถถังโดยใช้หลักการบีบลำกล้องของเกอร์ลิช เพื่อให้ได้ความเร็วปากกระบอกปืนสูงมากและเพิ่มการเจาะเกราะจากปืนใหญ่สนามที่มีขนาดลำกล้องเล็กและน้ำหนักเบา อาวุธดังกล่าวมีประสิทธิภาพสูงมาก แต่การขาดแคลนทังสเตนที่ใช้ในแกนปลอกกระสุน ซึ่งเกิดจากวิกฤตวูล์ฟรามบางส่วน ทำให้การใช้งานมีจำกัด
ทังสเตนยังถูกนำมาใช้ในวัตถุระเบิดโลหะเฉื่อยที่มีความหนาแน่น ซึ่งใช้เป็นผงที่มีความหนาแน่นเพื่อลดความเสียหายเพิ่มเติมขณะที่เพิ่มความร้ายแรงของวัตถุระเบิดในรัศมีขนาดเล็ก

การประยุกต์ใช้ทางเคมี
ทังสเตน(IV) ซัลไฟด์เป็นสารหล่อลื่นอุณหภูมิสูงและเป็นส่วนประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการกำจัดซัลเฟอร์ด้วยไฮโดร MoS2 มักใช้สำหรับการใช้งานประเภทนี้
ทังสเตนออกไซด์ใช้ในเคลือบเซรามิกและทังสเตนสเตตแคลเซียม/แมกนีเซียมใช้กันอย่างแพร่หลายในหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ ทังสเตนสเตตแบบคริสตัลใช้เป็นเครื่องตรวจจับประกายไฟฟ้าในฟิสิกส์นิวเคลียร์และเวชศาสตร์นิวเคลียร์ เกลืออื่นๆ ที่มีทังสเตนใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและการฟอกหนัง ทังสเตนออกไซด์ (WO3) ถูกผสมอยู่ในตัวเร่งปฏิกิริยารีดักชันแบบเลือกตัวเร่งปฏิกิริยา (SCR) ที่พบในโรงไฟฟ้าถ่านหิน ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้แปลงไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) เป็นไนโตรเจน (N2) และน้ำ (H2O) โดยใช้แอมโมเนีย (NH3) ทังสเตนออกไซด์ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาและยืดอายุของตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีทังสเตนเป็นส่วนประกอบนั้นมีแนวโน้มดีสำหรับปฏิกิริยาอีพอกซิเดชัน ออกซิเดชัน และไฮโดรจิโนไลซิส กรดเฮเทอโรโพลีของทังสเตนเป็นองค์ประกอบสำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีหน้าที่หลากหลาย ทังสเตนสเตตสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแสง ในขณะที่ทังสเตนซัลไฟด์ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้า

การใช้งานเฉพาะกลุ่ม
การใช้งานที่ต้องการความหนาแน่นสูง ได้แก่ น้ำหนัก น้ำหนักถ่วง กระดูกงูเรือยอทช์ น้ำหนักถ่วงท้ายเครื่องบินพาณิชย์ น้ำหนักโรเตอร์เฮลิคอปเตอร์พลเรือนและทหาร และสำหรับเป็นน้ำหนักถ่วงในรถแข่ง NASCAR และ Formula One ทังสเตนอัลลอยด์มีความหนาแน่นน้อยกว่าสองเท่าเล็กน้อย จึงถือเป็นทางเลือกอื่น (แม้จะแพงกว่า) สำหรับตะกั่วสำหรับตกปลา ยูเรเนียมที่หมดสภาพยังใช้เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ด้วย เนื่องจากมีความหนาแน่นสูงเช่นเดียวกัน ทังสเตนบล็อกขนาด 75 กิโลกรัมถูกใช้เป็น "อุปกรณ์ถ่วงน้ำหนักเพื่อการเดินทาง" บนส่วนยานลงจอดของยานอวกาศ Mars Science Laboratory ปี 2012 ทังสเตนอัลลอยด์เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับใช้เป็นรถเข็นสำหรับหมุดย้ำ โดยจะได้มวลที่จำเป็นสำหรับผลลัพธ์ที่ดีในแท่งขนาดกะทัดรัด โลหะผสมทังสเตนที่มีความหนาแน่นสูงกับนิกเกิล ทองแดง หรือเหล็กถูกนำมาใช้ในลูกดอกคุณภาพสูง[89] (เพื่อให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงและด้วยเหตุนี้จึงจับกลุ่มกันได้แน่นขึ้น) หรือสำหรับแมลงวันเทียม (ลูกปัดทังสเตนช่วยให้แมลงวันจมลงอย่างรวดเร็ว) ทังสเตนยังใช้เป็นสลักเกลียวหนักเพื่อลดอัตราการยิงของปืนกลมือ SWD M11/9 จาก 1,300 รอบต่อนาทีเป็น 700 รอบต่อนาที ทังสเตนได้รับการนำมาใช้ในหัวฉีดสำหรับการพิมพ์ 3 มิติเมื่อไม่นานมานี้ ความต้านทานการสึกหรอสูงและการนำความร้อนของทังสเตนคาร์ไบด์ช่วยปรับปรุงการพิมพ์เส้นใยที่มีฤทธิ์กัดกร่อน สายเครื่องสายบางชนิดใช้ทังสเตน ทังสเตนถูกใช้เป็นตัวดูดซับบนกล้องโทรทรรศน์อิเล็กตรอนบนระบบรังสีคอสมิกของยานอวกาศโวเอเจอร์สองลำ

การทดแทนทองคำ
ความหนาแน่นของทังสเตนซึ่งใกล้เคียงกับทองคำทำให้สามารถใช้โลหะผสมทังสเตนในเครื่องประดับทดแทนทองคำหรือแพลตตินัมได้ ทังสเตนในรูปแบบโลหะไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ และแข็งกว่าโลหะผสมทองคำ (แต่ก็ไม่แข็งเท่าทังสเตนคาร์ไบด์) จึงมีประโยชน์ในการทำแหวนที่ทนต่อรอยขีดข่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานออกแบบที่มีพื้นผิวแบบด้าน
เนื่องจากความหนาแน่นใกล้เคียงกับทองคำมาก (ทังสเตนมีความหนาแน่นน้อยกว่าเพียง 0.36%) และมีราคาอยู่ที่ประมาณหนึ่งในพัน ทังสเตนจึงสามารถนำไปใช้ทำของปลอมแปลงแท่งทองคำได้ เช่น การชุบแท่งทังสเตนด้วยทองคำ ซึ่งได้มีการสังเกตกันมาตั้งแต่ทศวรรษ 1980 หรือการนำแท่งทองคำที่มีอยู่มาเจาะรูและแทนที่ทองคำที่ถอดออกด้วยแท่งทังสเตน ความหนาแน่นไม่ได้เท่ากันทุกประการ และคุณสมบัติอื่นๆ ของทองคำและทังสเตนก็แตกต่างกัน แต่ทังสเตนที่ชุบทองจะผ่านการทดสอบผิวเผินได้

อิเล็กทรอนิกส์
เนื่องจากยังคงความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงและมีจุดหลอมเหลวสูง ทังสเตนธาตุจึงถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันอุณหภูมิสูงมากมาย เช่น หลอดไฟแบบไส้ หลอดรังสีแคโทด ไส้หลอดสุญญากาศ ตัวทำความร้อน และหัวฉีดเครื่องยนต์จรวด จุดหลอมเหลวที่สูงของทังสเตนยังทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านอวกาศและอุณหภูมิสูง เช่น ไฟฟ้า ความร้อน และการเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนก๊าซ (เรียกอีกอย่างว่าการเชื่อมด้วยก๊าซเฉื่อยทังสเตน (TIG))