Uz visoku mehaničku čvrstoću (17,5-19,3 g/cm³), točku taljenja (3422 g/cm³) i ultravisoku gustoću, legura volframa prepoznata je u naprednim poljima vojske, zrakoplovstva i nuklearnog inženjeringa. Ali, to. Još uvijek se povezuje s visokom obradom. poteškoća. Ova poteškoća proizlazi iz niske i visoke temperature oksidacije, otpornosti obrađenog materijala na deformaciju i niske temperature. Kao rezultat toga, volfram je postao lomljiv i izgubio nešto od duktilnosti, što rad s njim čini vrlo izazovnim. Kao rješenje, industrija je razvila ključne tehnologije uključujući metalurgiju praha, pozitivnu deformaciju i plastično oblikovanje. Uz točnu optimizaciju procesa i ojačanje sinterom, moguće je postići visoku preciznost i učinak površine volframa. U nastavku ćemo razraditi metode rada legura volframa.
1. Metalurgija praha: Osnova proizvodnje gredica visoke -čistoće. Uključujući, ali ne ograničavajući se na sljedeće kritične aktivnosti, metalurgija praha je prvi korak u obradi legura volframa.
1) Pročišćavanje sirovog materijala i njegove naknadne mješavine
Odabire se prah volframa visoke čistoće koji ima više od ili jednako 99,95 posto, a zatim se jednolično miješa s legirajućim komponentama nikla, željeza i kobalta tijekom kugličnog mljevenja i prosijavanja. Mogućnost oblikovanja praha je u rasponu od 5 do 10 mikrona. Za specifične primjene, kao što su materijali koji se koriste u nuklearnoj fuziji, čestice sekundarne faze kao što su titanijev karbid, TiC i itrijev oksid, Y2O3, koriste se za poboljšanje disperzije-pojačane otpornosti na zračenje.
2) Oblikovanje i pred-sinteriranje
Računi se pripremaju pomoću tehnike izostatičkog prešanja (tlak veći od ili jednak 2500 MPa) ili -tehnike prešanja. Tipične dimenzije su 12×12×400 mm šipke ili ploče. Pred-sinteriranje se izvodi na 1200 stupnjeva jedan sat u atmosferi vodika kako bi se početno povećala čvrstoća i vodljivost gredice.
2. Prerada plastike: ključ za prevladavanje uskog grla krtosti. Niska duktilnost legura volframa zahtijeva preciznu obradu kroz visoko{2}}temperaturno plastično oblikovanje:
1) Vruće i toplo valjanje
Vruće valjanje počinje na temperaturi gredice od 1350-1500 stupnjeva. Kroz više prolaza valjanja, debljina lima se smanjuje sa 8 mm na 0,5 mm. Valjci moraju biti prethodno zagrijani na 100-350 stupnjeva kako bi se smanjila otpornost na deformaciju. Toplo valjanje (1200 stupnjeva) dodatno pročišćava lim na 0,2 mm. Grafitno ili molibden disulfidno podmazivanje raspršuje se tijekom cijelog procesa kako bi se spriječilo pucanje.
2) Prešanje i izvlačenje žice
Prešanje se izvodi u atmosferi vodika na 1400-1600 stupnjeva. Ovo rotacijsko kovanje pretvara gredicu u jednoličnu okruglu šipku (konačni promjer 3 mm) gustoće od 18,8-19,2 g/cm³. Izvlačenje žice koristi proces "toplog izvlačenja". Nakon predgrijavanja na 100-350 stupnjeva, lim se postupno izvlači kroz lančani rastezač do finije žice debljine manje od 0,06 mm, pogodne za primjenu u elektronici i rasvjeti.
3. Proces sinteriranja: poboljšanja gustoće i performansi. Sinteriranje je važno za povećanje gustoće i mehaničkih karakteristika legura volframa. Važni su:
(1) Vertikalno taljenje (samo-inhibirano sinteriranje): struja se šalje izravno kroz gredicu kako bi se stvorilo Jouleovo zagrijavanje. Kao što je struja sinterirana od struje koja se topi. Kontrolira broj zrnaca na oko 10 000 do 20 000 zrnaca po mm² i gustoću na 17,8 do 18,6 grama po cm³. Idealan je za žicu i male dijelove.
(2) Plazma sinteriranje iskrom (SPS): Kombinira puls struje zajedno s određenim tlakom i postiže brzo zgušnjavanje ispod 2000 0 C, s kontroliranom veličinom zrna manjom od 300 nm i značajnim poboljšanjem otpornosti na puzanje
3) Sinteriranje bez pritiska u dva koraka: Temperature se kontroliraju u fazama (2300-2700 stupnjeva) u vakuumu ili atmosferi vodika, postižući teoretsku gustoću veću od 98%. Pogodan je za cijevi velikih dimenzija i posebno oblikovane dijelove.
4. Površinska obrada i naknadna-obrada: Funkcionalizacija i preciznost
1) Galvanizacija i premazivanje
Kao odgovor na hitnu potrebu tvrtke za galvanizaciju da smanji koroziju i trošenje mehanizama naftnih polja, razvili smo tehnologiju galvanizacije legure volframa. Volframove legure imaju bolju otpornost na kiselu i alkalnu koroziju, otpornost na trošenje i tvrdoću usporedivu s kromiranim galvaniziranim pločama. Komponente vrućih-sekcija zahtijevaju prskanje premazima -otpornim na oksidante (poput silicij-aluminida) kako bi se ublažila katastrofalna oksidacija iznad 1000 stupnjeva.
2) Strojna i toplinska obrada
Tijekom faze rezanja, kada koristimo alate od tvrdog metala, bitno je podići obratke iznad 200-500 stupnjeva, što je prijelazna temperatura duktilne-krhkosti, kako bi se uklonio rizik od pucanja. Proces "starenja" znači da obradak mora proći kroz primarnu fazu modifikacije, koju zatim slijedi sekundarna faza. Na primjer, ako se W-Re legura zagrije na 1500 stupnjeva, tada znamo da ćemo unutar nje postići temperaturu od 1650 stupnjeva.
5. Inovativni procesi: novi pravci istraživanja
1) In-metoda reakcije na licu mjesta
Ovaj pristup provodi in{0}}reakciju volframovog praha s ugljikom i dušikom na licu mjesta kako bi se formirale ojačavajuće faze volframov karbid (WC) i volframov nitrid (WN). Ova reakcija smanjuje troškove proizvodnje kompozitnih materijala.
2) Aditivna proizvodnja
Ovaj pristup primjenjuje SLM (selektivno lasersko taljenje) tehnologiju, koja izravno proizvodi zamršene geometrijske dijelove. U kombinaciji s drugim tehnikama, SLM, nanoprahovi i gradijentni dizajn rješavaju prostorna ograničenja konvencionalnih metoda.
Za reaktore nuklearne fuzije i hipersonična vozila potrebno je nekoliko naprednih-materijala visokih performansi, a to pokreće razvoj tehnologije obrade legura volframa. Kroz suradnju u metalurgiji praha, plastičnom oblikovanju i sinteriranju, te unutar svake druge serije površinske obrade, DBTT (duktilna-krhka prijelazna temperatura) volframovih legura smanjena je s 400 stupnjeva i ispod sobne temperature, poboljšavajući njihovu otpornost na zračenje i oksidaciju.
