Обладая высокой механической прочностью (17,5-19,3 г/см³), температурой плавления (3422 г/см³) и сверхвысокой плотностью, вольфрамовый сплав признан в передовых областях военной, аэрокосмической и ядерной техники. Но это. Это все еще связано с высокой обработкой. сложность. Эта трудность связана с низкой и высокой температурой окисления, устойчивостью обрабатываемых материалов к деформации и низкой температурой. В результате вольфрам стал хрупким и потерял некоторую пластичность, что сильно усложнило работу с ним. В качестве решения отрасль разработала ключевые технологии, включая порошковую металлургию, положительную деформацию и пластическую формовку. Благодаря точной оптимизации процесса и упрочнению спекания можно добиться высокой точности и качества вольфрамовой поверхности. Ниже мы подробно рассмотрим методы работы с вольфрамовым сплавом.
1. Порошковая металлургия: основа производства заготовок высокой-чистоты. Включая, помимо прочего, следующие важные виды деятельности, порошковая металлургия является первым шагом в обработке вольфрамовых сплавов.
1) Очистка сырья и его последующей смеси
Выбирается вольфрамовый порошок высокой чистоты, превышающий или равный 99,95 процента, и затем равномерно смешивается с легирующими компонентами никелем, железом и кобальтом в ходе шарового измельчения и просеивания. Формуемость порошка находится в диапазоне от 5 до 10 микрон. Для конкретных применений, таких как материалы, используемые в ядерном синтезе, частицы вторичной фазы, такие как карбид титана, TiC и оксид иттрия, Y2O3, используются для улучшения дисперсионной -усиленной радиационной стойкости.
2) Формование и предварительное-спекание
Купюры изготавливаются с использованием методов изостатического прессования (давление не менее 2500 МПа) или штамповки-прессования. Типичные размеры – прутки или пластины 12×12×400 мм. Предварительное-спекание выполняется при температуре 1200 градусов в течение одного часа в атмосфере водорода для первоначального повышения прочности и проводимости заготовки.
2. Обработка пластмасс: ключ к преодолению проблемы хрупкости. Низкая пластичность вольфрамовых сплавов требует прецизионной обработки посредством высокотемпературной пластической формовки:
1) Горячая и теплая прокатка
Горячая прокатка начинается при температуре заготовки 1350-1500 градусов. За счет нескольких проходов прокатки толщина листа уменьшается с 8 мм до 0,5 мм. Валки необходимо предварительно нагреть до 100-350 градусов, чтобы уменьшить сопротивление деформации. Теплая прокатка (1200 градусов) дополнительно измельчает лист до 0,2 мм. Графитовая или дисульфидная смазка молибдена распыляется на протяжении всего процесса для предотвращения растрескивания.
2) Обжимка и волочение проволоки
Обжимка производится в атмосфере водорода при температуре 1400-1600 градусов. При ротационной ковке заготовка превращается в однородный круглый пруток (конечный диаметр 3 мм) плотностью 18,8-19,2 г/см³. Для волочения проволоки используется процесс «теплого волочения». После предварительного нагрева до 100-350 градусов лист постепенно протягивается через натяжитель цепи до более тонкой проволоки толщиной менее 0,06 мм, подходящей для применения в электронике и освещении.
3. Процесс спекания: повышение плотности и производительности. Спекание играет важную роль в повышении плотности и механических характеристик вольфрамовых сплавов. Важными из них являются:
(1) Вертикальное плавление (само-ингибируемое спекание): ток пропускается непосредственно через заготовку для создания джоулева нагрева. Поскольку ток спекается из тока, который плавится. Он контролирует количество зерен примерно от 10 000 до 20 000 зерен на мм² и плотность от 17,8 до 18,6 граммов на см³. Идеально подходит для проволоки и мелких деталей.
(2) Искрово-плазменное спекание (SPS). Оно сочетает в себе импульс тока с некоторым давлением и обеспечивает быстрое уплотнение при температуре ниже 2000 0 C, при этом размер зерна контролируется менее 300 нм и значительно улучшается сопротивление ползучести.
3) Двухэтапное-спекание без давления: температура контролируется поэтапно (2300-2700 градусов) в вакууме или атмосфере водорода, достигая теоретической плотности, превышающей 98%. Подходит для труб большого размера и деталей специальной формы.
4. Обработка поверхности и последующая-обработка: функционализация и точность
1) Гальваника и покрытие
В ответ на острую потребность компаний, занимающихся гальваническим производством, в снижении коррозии и износа нефтепромысловых механизмов, мы разработали технологию гальванического покрытия вольфрамовым сплавом. Вольфрамовые сплавы обладают лучшей стойкостью к кислотной и щелочной коррозии, а износостойкость и твердость сравнимы с хромовыми гальваническими пластинами. Компоненты горячей-секции требуют напыления устойчивых к окислителям-покрытий (например,-алюминида кремния) для смягчения катастрофического окисления при температуре выше 1000 градусов.
2) Механическая обработка и термообработка
На этапе резки, когда мы используем твердосплавные инструменты, важно поднять заготовку выше 200-500 градусов, что соответствует температуре пластичного-хрупкого перехода, чтобы исключить риск растрескивания. Процесс «старения» означает, что заготовка должна пройти первичную стадию модификации, за которой затем следует вторичная стадия. Например, если сплав W-Re нагреть до 1500 градусов, то мы знаем, что внутри него мы обязательно достигнем температуры 1650 градусов.
5. Инновационные процессы: новые направления исследований
1) Метод реакции на-месте
При этом подходе проводится реакция вольфрамового порошка с углеродом и азотом in-на месте с образованием армирующих фаз карбида вольфрама (WC) и нитрида вольфрама (WN). Эта реакция снижает стоимость производства композиционных материалов.
2) Аддитивное производство
В этом подходе применяется технология SLM (селективного лазерного плавления), которая позволяет напрямую изготавливать детали сложной геометрической формы. В сочетании с другими методами SLM, нанопорошки и градиентный дизайн устраняют пространственные ограничения традиционных методов.
Для термоядерных реакторов и гиперзвуковых транспортных средств необходимо несколько современных,-эффективных материалов, и это стимулирует развитие технологии обработки вольфрамовых сплавов. Благодаря сотрудничеству в области порошковой металлургии, пластической формовки и спекания, а также в ходе каждой последующей обработки поверхности, DBTT (температура пластичного -хрупкого перехода) вольфрамовых сплавов была снижена с 400 градусов и ниже комнатной температуры, что улучшило их устойчивость к радиации и окислению.
