Con un'elevata resistenza meccanica (17,5-19,3 g/cm³), un punto di fusione (3422 g/cm³) e una densità ultraelevata, la lega di tungsteno è riconosciuta nei campi avanzati dell'ingegneria militare, aerospaziale e nucleare. Ma quello. È ancora associato ad un'elevata elaborazione. difficoltà. Questa difficoltà deriva dall'ossidazione a bassa e alta temperatura, dalla resistenza alla deformazione dei materiali lavorati e dalla bassa temperatura. Di conseguenza, il tungsteno è diventato fragile e ha perso parte della duttilità, il che rende molto impegnativo il suo lavoro. Come soluzione, l’industria ha sviluppato tecnologie chiave tra cui la metallurgia delle polveri, la deformazione positiva e la formatura della plastica. Con un'accurata ottimizzazione del processo e il rafforzamento della sinterizzazione, è possibile ottenere un'elevata precisione e prestazioni della superficie del tungsteno. Di seguito, elaboriamo i metodi di lavorazione della lega di tungsteno.
1. Metallurgia delle polveri: la base per la produzione di billette ad elevata-purezza. Includendo ma non limitandosi alle seguenti attività critiche, la metallurgia delle polveri è il primo passo nella lavorazione delle leghe di tungsteno.
1) Purificazione della Materia Prima e sua successiva miscelazione
Viene selezionata polvere di tungsteno di elevata purezza superiore o uguale al 99,95% e viene quindi miscelata uniformemente con i componenti di lega nichel, ferro e cobalto nel corso della macinazione a sfere e della vagliatura. La formabilità della polvere è compresa tra 5 e 10 micron. Per applicazioni specifiche, come i materiali utilizzati nella fusione nucleare, le particelle della fase secondaria come il carburo di titanio, TiC, e l'ossido di ittrio, Y2O3, vengono utilizzate per migliorare la dispersione-rafforzare la resistenza alle radiazioni.
2) Formatura e pre-sinterizzazione
Le fatture vengono preparate utilizzando tecniche di pressatura isostatica (pressione maggiore o uguale a 2500 MPa) o tecniche di pressatura a stampo. Le dimensioni tipiche sono barre o piastre 12×12×400 mm. La pre-sinterizzazione viene eseguita a 1200 gradi per un'ora in un'atmosfera di idrogeno per migliorare inizialmente la resistenza e la conduttività della billetta.
2. Lavorazione della plastica: la chiave per superare il collo di bottiglia dovuto alla fragilità. La bassa duttilità delle leghe di tungsteno richiede una lavorazione di precisione attraverso la formatura plastica ad alta-temperatura:
1) Laminazione a caldo e a caldo
La laminazione a caldo inizia ad una temperatura della billetta di 1350-1500 gradi. Attraverso molteplici passaggi di laminazione, lo spessore della lamiera viene ridotto da 8 mm a 0,5 mm. I rulli devono essere preriscaldati a 100-350 gradi per ridurre la resistenza alla deformazione. La laminazione a caldo (1200 gradi) affina ulteriormente il foglio fino a 0,2 mm. La lubrificazione con grafite o bisolfuro di molibdeno viene spruzzata durante tutto il processo per prevenire fessurazioni.
2) Pressatura e trafilatura
La pressatura viene eseguita in un'atmosfera di idrogeno a 1400-1600 gradi. Questa forgiatura rotativa trasforma la billetta in una barra tonda uniforme (diametro finale 3 mm) con densità di 18,8-19,2 g/cm³. La trafilatura utilizza un processo di "trafilatura a caldo". Dopo il preriscaldamento a 100-350 gradi, il foglio viene gradualmente trascinato attraverso un tenditore a catena fino a ottenere uno spessore del filo più sottile inferiore a 0,06 mm, adatto per applicazioni in elettronica e illuminazione.
3. Processo di sinterizzazione: miglioramenti di densità e prestazioni. La sinterizzazione è importante per aumentare la densità e le caratteristiche meccaniche delle leghe di tungsteno. Quelli importanti sono:
(1) Fusione verticale (sinterizzazione auto-inibita): una corrente viene inviata direttamente attraverso la billetta per creare un riscaldamento Joule. Poiché la corrente viene sinterizzata dalla corrente che si scioglie. Controlla il conteggio dei grani da circa 10.000 a 20.000 grani per mm² e la densità da 17,8 a 18,6 grammi per cm³. È ideale per fili e piccole parti.
(2) Spark Plasma Sintering (SPS): combina un impulso di corrente con una certa pressione e raggiunge una rapida densificazione inferiore a 2000 0 C, con la dimensione del grano che controlla meno di 300 nm e un notevole miglioramento della resistenza al creep
3) Sinterizzazione senza pressione in due-fasi: le temperature vengono controllate in fasi (2300-2700 gradi) in un'atmosfera di vuoto o idrogeno, raggiungendo una densità teorica superiore al 98%. È adatto per tubi di grandi dimensioni e pezzi di forma speciale.
4. Trattamento superficiale e post-elaborazione: funzionalizzazione e precisione
1) Galvanotecnica e rivestimento
In risposta alla pressante necessità dell'azienda galvanica di ridurre la corrosione e l'usura dei meccanismi dei giacimenti petroliferi, abbiamo sviluppato la tecnologia di galvanoplastica della lega di tungsteno. Le leghe di tungsteno hanno una migliore resistenza alla corrosione acida e alcalina, nonché resistenza all'usura e durezza paragonabili alle placche cromate. I componenti della sezione-calda richiedono la spruzzatura con rivestimenti resistenti agli ossidanti-(come l'alluminuro di silicio-) per mitigare l'ossidazione catastrofica superiore a 1000 gradi.
2) Lavorazioni meccaniche e trattamenti termici
Durante la fase di taglio, quando utilizziamo utensili in metallo duro, è essenziale sollevare i pezzi al di sopra dei 200-500 gradi, che è la temperatura di transizione duttile-fragile, per eliminare il rischio di fessurazioni. Il processo di "invecchiamento" significa che il pezzo deve passare attraverso una fase primaria di modifica, seguita poi da una fase secondaria. Ad esempio, se una lega W-Re viene riscaldata a 1500 gradi, allora sappiamo che al suo interno siamo destinati a raggiungere una temperatura di 1650 gradi.
5. Processi innovativi: nuove direzioni nella ricerca
1) Metodo di reazione in-situ
Questo approccio conduce la reazione in-situ della polvere di tungsteno con carbonio e azoto per formare le fasi di rinforzo del carburo di tungsteno (WC) e del nitruro di tungsteno (WN). Questa reazione riduce il costo di produzione dei materiali compositi.
2) Produzione additiva
Questo approccio applica la tecnologia SLM (fusione laser selettiva), che fabbrica direttamente parti geometriche complesse. In combinazione con altre tecniche, SLM, nanopolveri e progettazione del gradiente risolvono i vincoli spaziali dei metodi convenzionali.
Per i reattori a fusione nucleare e i veicoli ipersonici sono necessari numerosi materiali avanzati e-ad alte prestazioni, il che guida lo sviluppo della tecnologia di lavorazione delle leghe di tungsteno. Attraverso collaborazioni nella metallurgia delle polveri, nella formatura della plastica e nella sinterizzazione, e all'interno di ogni altro lotto di trattamento superficiale, il DBTT (temperatura di transizione duttile-fragile) delle leghe di tungsteno è stato abbassato da 400 gradi e sotto la temperatura ambiente, migliorando la loro resistenza alle radiazioni e all'ossidazione.
