Wydajność w wysokiej temperaturzedrut wolframowy
Temperatura robocza żarnika wolframowego stosowanego w lampach żarowych często wynosi od 2300 do 2800 stopni. Generalnie im większa moc żarówki, tym wyższa temperatura pracy żarnika. Można zauważyć, że temperatura robocza żarnika znacznie przekracza temperaturę rekrystalizacji włókna wolframowego. W tym momencie pod wpływem własnego ciężaru odcinek włókna pomiędzy dwoma haczykami opadnie. W ciężkich przypadkach żarnik może opaść, aż do zderzenia ze szklaną osłoną żarówki.
W przypadku domieszkowanych drutów wolframowych zmieszanych z niewielką ilością tlenków potasu, krzemu i glinu podczas procesu metalurgii proszków wolframu, chociaż zawartość krzemu i aluminium w końcowym gotowym drucie wynosi tylko kilka części na milion, zawartość potas to tylko dziesiątki części na milion, ale opadanie włókna wykonanego z tego domieszkowanego włókna wolframowego można znacznie poprawić.
Powodem jest duża różnica w strukturze rekrystalizowanego kryształu domieszkowanego drutu wolframowego i niedomieszkowanego drutu wolframowego. Zrekrystalizowany kryształ niedomieszkowanego drutu wolframowego jest w zasadzie kryształem równoosiowym, podczas gdy rekrystalizowana struktura krystaliczna domieszkowanego drutu wolframowego jest długim paskiem zachodzących na siebie grubych ziaren.
Z punktu widzenia teorii pełzania materiałów metalowych w wysokiej temperaturze, rekrystalizowana struktura krystaliczna tej grubej i długiej nakładającej się struktury może znacznie poprawić jej odporność na zwiotczenie w wysokich temperaturach. Zgodnie z serią badań i analiz z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz spektrometru energetycznego Augera przeprowadzonych w latach 70. XX wieku wykazano, że tworzenie się rekrystalizowanej struktury krystalicznej o grubej i długiej strukturze zakładkowej, charakterystycznej dla domieszkowanego drutu wolframowego, jest ściśle związane z zawartością domieszkowanego drutu wolframowego.
Potas jest blisko spokrewniony. Śladowe ilości potasu pozostałe w domieszkowanych paskach wolframu tworzą podczas obróbki rzędy pęcherzyków potasu równoległe do osi drutu, co utrudnia boczny wzrost ziaren podczas procesu rekrystalizacji, tworząc w ten sposób grubą i długą zachodzącą strukturę.
Zwiotczenie żarników żarówek nie jest związane tylko z zawartością dodanych pierwiastków i technologią przetwarzania domieszkowanego włókna wolframowego, ale także z technologią przetwarzania podczas procesu produkcji żarnika.
Drut wolframowy zachowuje duże naprężenia wewnętrzne, gdy jest wciągany do gotowego włókna, a gdy jest nawijany na włókno, w przekroju poprzecznym drutu wolframowego powstają nowe naprężenia wewnętrzne w wyniku nierównomiernego odkształcenia. Przed zamontowaniem żarnika w żarówce należy całkowicie wyeliminować te naprężenia wewnętrzne. W przeciwnym razie żarnik będzie się skręcał, odkształcał i zwisał, gdy żarówka zacznie się zapalać. Zwiotczenie żarnika poważnie zmniejsza skuteczność świetlną żarówki.
