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Refraktärmetalle und ihre Legierungen unterscheiden sich stark in Dichte, Temperaturverhalten und Leitfähigkeit. Diese Übersicht stellt die fünf Werkstoffe gegenüber, die am häufigsten nachgefragt werden, und zeigt, wofür sich jeder eignet.
Was Refraktärmetalle auszeichnet
Refraktärmetalle (auch Hochschmelzmetalle) haben Schmelzpunkte weit oberhalb von 2.000 °C und behalten ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen. Zu ihnen zählen Wolfram und Molybdän sowie deren Legierungen und Verbundwerkstoffe. Sie werden dort eingesetzt, wo gewöhnliche Metalle längst versagen: in Öfen, in der Strahlungsabschirmung sowie in der Halbleiter- und Beleuchtungstechnik. Verarbeitet werden sie unter Schutzgas oder im Vakuum, da sie an Luft bei Hitze oxidieren.
Die Werkstoffe im direkten Vergleich
Die Werte sind Richtwerte bei Raumtemperatur und hängen von Sorte, Reinheit und Herstellverfahren ab. Verbundwerkstoffe (Wolfram-Schwermetall, Kupfer-Wolfram) haben keinen einheitlichen Schmelzpunkt – hier begrenzt die Matrix die Einsatztemperatur.
| Werkstoff | Dichte (g/cm³) | Schmelzpunkt (°C) | Wärmeleitf. (W/m·K) | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| Wolfram (W) | ≈ 19,25 | ≈ 3.422 | ≈ 170 | Elektroden, Strahlungsquellen, Hochtemperatur |
| Molybdän (Mo) | ≈ 10,2 | ≈ 2.623 | ≈ 138 | Ofenbau, Hitzeschilde, Elektroden |
| TZM (Mo-Legierung) | ≈ 10,2 | ≈ 2.600 | ≈ 125 | Warmarbeitswerkzeuge, belastete Ofenteile |
| Wolfram-Schwermetall (WNiFe) | 17,0–18,5 | ≈ 1.450 (Matrix) | ≈ 70–90 | Ausgleichsgewichte, Abschirmung, Dämpfung |
| Kupfer-Wolfram (WCu) | ≈ 15–17 | ≈ 1.083 (Cu-Matrix) | ≈ 180–200 | Wärmesenken, Kontakte, EDM-Elektroden |
Wie man den richtigen Werkstoff wählt
- Höchste Temperatur → Wolfram oder Molybdän/TZM.
- Hohe Dichte / viel Masse auf kleinem Raum → Wolfram-Schwermetall.
- Wärme ableiten und Ausdehnung an Halbleiter anpassen → Kupfer-Wolfram.
- Mechanische Last bei hoher Temperatur → TZM statt reinem Molybdän.
- Gutes Verhältnis aus Temperaturbeständigkeit, Gewicht und Bearbeitbarkeit → Molybdän.
Häufige Fragen
Welches ist das dichteste Metall im Vergleich?
Reines Wolfram mit rund 19,25 g/cm³. Wolfram-Schwermetall (WNiFe) erreicht je nach Wolframgehalt 17,0 bis 18,5 g/cm³, ist dabei aber spanend bearbeitbar.
Welcher Werkstoff hat den höchsten Schmelzpunkt?
Wolfram mit rund 3.422 °C – der höchste Schmelzpunkt aller Metalle. Molybdän und TZM liegen bei etwa 2.600 °C. Verbundwerkstoffe wie Kupfer-Wolfram werden durch ihre Matrix (Kupfer ≈ 1.083 °C) begrenzt.
Wann nehme ich TZM statt reinem Molybdän?
TZM behält seine Festigkeit bis rund 1.400 °C, reines Molybdän rekristallisiert schon ab etwa 1.100 °C. Bei mechanischer Last im Hochtemperaturbereich ist TZM die stabilere Wahl.
Welcher Werkstoff eignet sich für Wärmesenken?
Kupfer-Wolfram (WCu): Es leitet Wärme ähnlich gut wie Kupfer, lässt sich aber im Ausdehnungskoeffizienten an Halbleiter und Keramik anpassen und vermeidet so thermische Spannungen an den Fügestellen.