Завдяки високій механічній міцності (17,5-19,3 г/см³), температурі плавлення (3422 г/см³) і надвисокій щільності вольфрамовий сплав визнаний у передовій військовій, аерокосмічній та ядерній інженерній галузях. Але це. Це все ще пов'язано з високою обробкою. труднощі. Ця складність пов'язана з низько- і високотемпературним окисленням, стійкістю оброблюваних матеріалів до деформації та низькою температурою. В результаті вольфрам став крихким і трохи втратив пластичність, що ускладнює роботу з ним. Як рішення галузь розробила ключові технології, включаючи порошкову металургію, позитивну деформацію та пластичне формування. За допомогою точної оптимізації процесу та зміцнення спеканням можна досягти високої точності та продуктивності поверхні вольфраму. Нижче ми детально розглянемо методи роботи зі сплавом вольфраму.
1. Порошкова металургія: основа виробництва заготовок високої-чистоти. Порошкова металургія є першим кроком у обробці вольфрамових сплавів.
1) Очищення сировини та її подальше змішування
Вибирається порошок вольфраму високої чистоти, вміст якого перевищує або дорівнює 99,95 відсотка, а потім рівномірно змішується з легуючими компонентами нікелем, залізом і кобальтом під час кульового помелу та просіювання. Формувальність порошку знаходиться в діапазоні від 5 до 10 мікрон. Для конкретних застосувань, як-от матеріали, що використовуються в ядерному синтезі, частинки вторинної фази, такі як карбід титану, TiC та оксид ітрію, Y2O3, використовуються для покращення дисперсії-посиленої радіаційної стійкості.
2) Формування та попереднє-спікання
Банкноти готуються ізостатичним пресуванням (тиск, що перевищує або дорівнює 2500 МПа) або методами-пресування. Типові розміри 12×12×400 мм брусків або плит. Попереднє-спікання виконується при 1200 градусах протягом однієї години в атмосфері водню для початкового підвищення міцності та провідності заготовки.
2. Переробка пластику: ключ до подолання вузького місця крихкості. Низька пластичність вольфрамових сплавів потребує точної обробки за допомогою високотемпературного-пластикового формування:
1) Гаряча і тепла прокатка
Гаряча прокатка починається при температурі заготовки 1350-1500 градусів. За рахунок кількох проходів прокатки товщина листа зменшується з 8 мм до 0,5 мм. Рулони необхідно попередньо нагріти до 100-350 градусів, щоб зменшити опір деформації. Тепла прокатка (1200 градусів) додатково очищає лист до 0,2 мм. Графітова або дисульфідна мастило молібдену розпилюється протягом усього процесу, щоб запобігти розтріскування.
2) Обтиск і волочіння дроту
Обтиск проводиться в атмосфері водню при 1400-1600 градусах. Таке ротаційне кування перетворює заготовку в однорідний круглий брусок (кінцевий діаметр 3 мм) з щільністю 18,8-19,2 г/см³. Волочіння дроту використовує процес «теплого волочіння». Після попереднього нагрівання до 100-350 градусів лист поступово протягується через розтягувач ланцюга до більш тонкого дроту товщиною менше 0,06 мм, придатного для застосування в електроніці та освітленні.
3. Процес спікання: підвищення щільності та продуктивності. Спікання має важливе значення для підвищення щільності та механічних характеристик вольфрамових сплавів. Важливі з них:
(1) Вертикальне плавлення (само-інгібоване спікання): струм надсилається безпосередньо через заготовку, щоб створити джоулев нагрів. Як тока спікається з току, що плавиться. Він контролює кількість зерен приблизно від 10 000 до 20 000 зерен на мм² і щільність від 17,8 до 18,6 грамів на см³. Ідеально підходить для дроту та дрібних деталей.
(2) Іскрове плазмове спікання (SPS): воно поєднує імпульс струму разом із деяким тиском і досягає швидкого ущільнення нижче 2000 0 C, з контролем розміру зерна менше ніж 300 нм і значним покращенням опору повзучості
3) Дво-спікання без тиску: температури контролюються поетапно (2300-2700 градусів) у вакуумі або атмосфері водню, досягаючи теоретичної щільності, що перевищує 98%. Він підходить для великих труб і деталей спеціальної форми.
4. Обробка поверхні та подальша-обробка: функціональність і точність
1) Гальванічне покриття та покриття
У відповідь на нагальну потребу компанії, що займається гальванічним покриттям, зменшити корозію та зношування нафтопромислових механізмів, ми розробили технологію гальванічного нанесення вольфрамового сплаву. Вольфрамові сплави мають кращу стійкість до кислотної та лужної корозії, а також зносостійкість і твердість, які можна порівняти з хромованими гальванічними пластинами. Компоненти гарячої-секції вимагають напилення -стійких до окислювачів покриттів (наприклад, -алюмініду кремнію), щоб пом’якшити катастрофічне окислення вище 1000 градусів.
2) Механічна обробка та термічна обробка
Під час фази різання, коли ми використовуємо твердосплавні інструменти, важливо підняти температуру заготовок вище 200-500 градусів, що є температурою переходу пластичності-крихкості, щоб усунути ризик розтріскування. Процес «старіння» означає, що заготовка має пройти через первинну стадію модифікації, за якою потім слідує вторинна стадія. Наприклад, якщо сплав W-Re нагріти до 1500 градусів, ми знаємо, що в ньому ми повинні досягти температури 1650 градусів.
5. Інноваційні процеси: нові напрямки досліджень
1) Метод-реакції на місці
Цей підхід забезпечує-реакцію порошку вольфраму з вуглецем і азотом на місці з утворенням армуючих фаз карбіду вольфраму (WC) і нітриду вольфраму (WN). Ця реакція здешевлює виробництво композиційних матеріалів.
2) Адитивне виробництво
Цей підхід застосовує технологію SLM (селективного лазерного плавлення), яка безпосередньо виготовляє складні геометричні деталі. У поєднанні з іншими методами SLM, нанопорошки та градієнтний дизайн усувають просторові обмеження звичайних методів.
Для термоядерних реакторів і гіперзвукових транспортних засобів потрібні кілька передових високоефективних-матеріалів, і це спонукає до розвитку технології обробки вольфрамових сплавів. Завдяки співпраці в галузі порошкової металургії, формування пластику та спікання, а також у кожній іншій партії обробки поверхні, DBTT (температура переходу пластичної-крихкості) вольфрамових сплавів була знижена з 400 градусів і нижче кімнатної температури, покращивши їх стійкість до радіації та окислення.
