Avec une résistance mécanique élevée (17,5-19,3 g/cm³), un point de fusion (3 422 g/cm³) et une ultra haute densité, l'alliage de tungstène est reconnu dans les domaines avancés de l'ingénierie militaire, aérospatiale et nucléaire. Mais ça. Il est toujours associé à un traitement élevé. difficulté. Cette difficulté provient de l'oxydation à basse et haute température, de la résistance à la déformation des matériaux traités et de la basse température. En conséquence, le tungstène est devenu cassant et a perdu une certaine ductilité, ce qui rend son travail très difficile. En guise de solution, l'industrie a développé des technologies clés, notamment la métallurgie des poudres, la déformation positive et le formage du plastique. Avec une optimisation précise du processus et un renforcement du frittage, il est possible d’obtenir une haute précision et des performances de surface en tungstène. Ci-dessous, nous détaillons les méthodes de travail des alliages de tungstène.
1. Métallurgie des poudres : la base de la production de billettes de haute -pureté. Comprenant, sans toutefois s'y limiter, les activités critiques suivantes, la métallurgie des poudres constitue la première étape du traitement des alliages de tungstène.
1) Purification de la matière première et de son mélange ultérieur
La poudre de tungstène de haute pureté est sélectionnée à une teneur supérieure ou égale à 99,95 pour cent et est ensuite uniformément mélangée aux composants d'alliage nickel, fer et cobalt au cours du broyage et du criblage à boulets. La formabilité de la poudre est comprise entre 5 et 10 microns. Pour des applications spécifiques, telles que les matériaux utilisés dans la fusion nucléaire, des particules de phase secondaire telles que le carbure de titane, TiC et l'oxyde d'yttrium, Y2O3, sont utilisées pour améliorer la résistance aux radiations renforcée par la dispersion-.
2) Formage et pré-frittage
Les billets sont préparés selon des techniques de pressage isostatique (pression supérieure ou égale à 2500 MPa) ou de pressage à matrice-. Les dimensions typiques sont des barres ou des plaques de 12 × 12 × 400 mm. Le pré-frittage est effectué à 1 200 degrés pendant une heure dans une atmosphère d'hydrogène pour améliorer initialement la résistance et la conductivité des billettes.
2. Transformation du plastique : la clé pour surmonter le goulot d’étranglement de la fragilité. La faible ductilité des alliages de tungstène nécessite un traitement de précision via un formage plastique à haute -température :
1) Laminage à chaud et à chaud
Le laminage à chaud commence à une température de billette de 1 350 à 1 500 degrés. Grâce à plusieurs passes de laminage, l'épaisseur de la tôle est réduite de 8 mm à 0,5 mm. Les rouleaux doivent être préchauffés à 100-350 degrés pour réduire la résistance à la déformation. Le laminage à chaud (1 200 degrés) affine encore la feuille à 0,2 mm. Une lubrification au graphite ou au bisulfure de molybdène est pulvérisée tout au long du processus pour éviter les fissures.
2) Emboutissage et tréfilage
Le sertissage est effectué dans une atmosphère d'hydrogène à 1 400-1 600 degrés. Ce forgeage rotatif transforme la billette en une barre ronde uniforme (diamètre final 3 mm) d'une densité de 18,8-19,2 g/cm³. Le tréfilage utilise un processus de « tréfilage à chaud ». Après préchauffage à 100-350 degrés, la feuille est progressivement étirée à travers un tendeur de chaîne jusqu'à obtenir une épaisseur de fil plus fine inférieure à 0,06 mm, adaptée aux applications dans l'électronique et l'éclairage.
3. Processus de frittage : améliorations de la densité et des performances. Le frittage est important pour augmenter la densité et les caractéristiques mécaniques des alliages de tungstène. Les plus importants sont :
(1) Fusion verticale (frittage auto-inhibé) : un courant est envoyé directement à travers la billette pour créer un chauffage Joule. Comme le courant est fritté à partir du courant qui fond. Il contrôle le nombre de grains à environ 10 000 à 20 000 grains par mm² et la densité à 17,8 à 18,6 grammes par cm³. Il est idéal pour les fils et les petites pièces.
(2) Frittage par plasma étincelant (SPS) : il combine une impulsion de courant avec une certaine pression et permet une densification rapide en dessous de 2000 0 C, avec une taille de grain contrôlant moins de 300 nm et une amélioration considérable de la résistance au fluage.
3) Frittage sans pression en deux - étapes : les températures sont contrôlées par étapes (2 300 -2 700 degrés) dans une atmosphère de vide ou d'hydrogène, pour atteindre une densité théorique supérieure à 98 %. Il convient aux tubes de grandes dimensions et aux pièces de forme spéciale.
4. Traitement de surface et post-traitement : fonctionnalisation et précision
1) Galvanoplastie et revêtement
En réponse au besoin pressant de l'entreprise de galvanoplastie de réduire la corrosion et l'usure des mécanismes des champs pétrolifères, nous avons développé une technologie de galvanoplastie en alliage de tungstène. Les alliages de tungstène ont une meilleure résistance à la corrosion acide et alcaline, ainsi qu'une résistance à l'usure et une dureté comparables aux plaques électrolytiques au chrome. Les composants de la section chaude-doivent être pulvérisés avec des revêtements résistants aux oxydants-(comme le silicium-aluminure) pour atténuer une oxydation catastrophique au-dessus de 1 000 degrés.
2) Usinage et traitement thermique
Pendant la phase de coupe, lorsque nous utilisons des outils en carbure, il est essentiel d'élever les pièces au-dessus de 200-500 degrés, qui est la température de transition ductile-fragile, pour éliminer le risque de fissuration. Le processus de « vieillissement » signifie que la pièce doit passer par une première étape de modification, qui est ensuite suivie d'une étape secondaire. Par exemple, si un alliage W-Re est chauffé à 1 500 degrés, nous savons que nous allons forcément atteindre une température de 1 650 degrés.
5. Processus innovants : nouvelles orientations de la recherche
1) Méthode de réaction in-
Cette approche effectue la réaction in situ de la poudre de tungstène avec du carbone et de l'azote pour former les phases de renforcement du carbure de tungstène (WC) et du nitrure de tungstène (WN). Cette réaction diminue le coût de fabrication des matériaux composites.
2) Fabrication additive
Cette approche applique la technologie SLM (fusion sélective au laser), qui fabrique directement des pièces géométriques complexes. En combinaison avec d'autres techniques, le SLM, les nanopoudres et la conception par gradient résolvent les contraintes spatiales des méthodes conventionnelles.
Plusieurs matériaux avancés-hautes performances sont nécessaires pour les réacteurs à fusion nucléaire et les véhicules hypersoniques, ce qui stimule le développement de la technologie de traitement des alliages de tungstène. Grâce à des collaborations dans la métallurgie des poudres, le formage du plastique et le frittage, et dans tous les autres lots de traitement de surface, la DBTT (température de transition fragile ductile) des alliages de tungstène a été réduite de 400 degrés et en dessous de la température ambiante, améliorant ainsi leur résistance aux radiations et à l'oxydation.
