Com alta resistência mecânica (17,5-19,3 g/cm³), ponto de fusão (3.422 g/cm³) e densidade ultra-alta, a liga de tungstênio é reconhecida nos campos avançados de engenharia militar, aeroespacial e nuclear. Mas, isso. Ainda está associado ao alto processamento. dificuldade. Essa dificuldade decorre da oxidação em baixa e alta temperatura, da resistência dos materiais processados à deformação e da baixa temperatura. Como resultado, o tungstênio ficou quebradiço e perdeu alguma ductilidade, o que torna o trabalho com ele muito desafiador. Como solução, a indústria desenvolveu tecnologias-chave, incluindo metalurgia do pó, deformação positiva e formação de plástico. Com otimização precisa do processo e reforço de sinterização, é possível obter alta precisão e desempenho superficial de tungstênio. Abaixo, elaboramos os métodos de trabalho da liga de tungstênio.
1. Metalurgia do pó: a base para a produção de tarugos de alta-pureza. Incluindo, mas não se limitando às seguintes atividades críticas, a metalurgia do pó é a primeira etapa no processamento de ligas de tungstênio.
1) Purificação da Matéria Prima e Sua Subsequente Mistura
O pó de tungstênio de alta pureza é selecionado com mais ou igual a 99,95 por cento e é então misturado uniformemente com os componentes de liga Níquel, Ferro e Cobalto durante a moagem e peneiramento de bolas. A conformabilidade do pó está na faixa de 5 a 10 mícrons. Para aplicações específicas, como materiais usados na fusão nuclear, partículas de fase secundária como carboneto de titânio, TiC e óxido de ítrio, Y2O3, são usadas para melhorar a dispersão-reforçada a resistência à radiação.
2) Formação e pré{1}}sinterização
As notas são preparadas usando prensagem isostática (pressão maior ou igual a 2.500 MPa) ou técnicas de prensagem-de matriz. As dimensões típicas são barras ou placas de 12×12×400 mm. A pré-sinterização é realizada a 1.200 graus por uma hora em uma atmosfera de hidrogênio para aumentar inicialmente a resistência e a condutividade do tarugo.
2. Processamento de plástico: a chave para superar o gargalo da fragilidade. A baixa ductilidade das ligas de tungstênio requer processamento de precisão por meio de conformação plástica em alta-temperatura:
1) Laminação Quente e Quente
A laminação a quente começa a uma temperatura do tarugo de 1350-1500 graus. Através de múltiplas passagens de laminação, a espessura da chapa é reduzida de 8 mm para 0,5 mm. Os rolos devem ser pré-aquecidos a 100-350 graus para reduzir a resistência à deformação. A laminação a quente (1200 graus) refina ainda mais a folha para 0,2 mm. A lubrificação com dissulfeto de grafite ou molibdênio é pulverizada durante todo o processo para evitar rachaduras.
2) Estampagem e trefilagem
A estampagem é realizada em atmosfera de hidrogênio a 1400-1600 graus. Este forjamento rotativo transforma o tarugo em uma barra redonda uniforme (diâmetro final 3 mm) com densidade de 18,8-19,2 g/cm³. A trefilação utiliza um processo de "trefilagem a quente". Após o pré-aquecimento a 100-350 graus, a folha é gradualmente puxada através de um esticador de corrente até obter uma espessura de fio mais fina de menos de 0,06 mm, adequada para aplicações em eletrônica e iluminação.
3. Processo de Sinterização: Melhorias de Densidade e Desempenho. A sinterização é importante para aumentar a densidade e as características mecânicas das ligas de tungstênio. Os importantes são:
(1) Fusão vertical (sinterização auto-inibida): Uma corrente é enviada diretamente através do tarugo para criar aquecimento Joule. À medida que a corrente é sinterizada a partir da corrente que derrete. Ele controla a contagem de grãos para cerca de 10.000 a 20.000 grãos por mm² e a densidade para 17,8 a 18,6 gramas por cm³. É ideal para fios e peças pequenas.
(2) Sinterização por Plasma de Faísca (SPS): Combina um pulso de corrente junto com alguma pressão e atinge uma densificação rápida abaixo de 2000 0 C, com o tamanho do grão controlando menos de 300 nm e uma melhoria considerável na resistência à fluência
3) Sinterização sem pressão em duas- etapas: As temperaturas são controladas em estágios (2.300-2.700 graus) em uma atmosfera de vácuo ou hidrogênio, atingindo uma densidade teórica superior a 98%. É adequado para tubos de grandes dimensões e peças com formatos especiais.
4. Tratamento de superfície e pós{1}}processamento: funcionalização e precisão
1) Galvanoplastia e Revestimento
Em resposta à necessidade urgente da empresa de galvanoplastia de reduzir a corrosão e o desgaste nos mecanismos dos campos petrolíferos, desenvolvemos a tecnologia de galvanoplastia com liga de tungstênio. As ligas de tungstênio têm melhor resistência à corrosão ácida e alcalina e resistência ao desgaste e dureza comparáveis às galvanoplastias de cromo. Componentes de seção-quente requerem pulverização com revestimentos-resistentes a oxidantes (como alumineto-de silício) para mitigar a oxidação catastrófica acima de 1.000 graus.
2) Usinagem e Tratamento Térmico
Durante a fase de corte, quando usamos ferramentas de metal duro, é essencial elevar as peças acima de 200-500 graus, que é a temperatura de transição dúctil-frágil, para eliminar o risco de rachaduras. O processo de “envelhecimento” significa que a peça tem que passar por um estágio primário de modificação, que é seguido por um estágio secundário. Por exemplo, se uma liga W-Re for aquecida a 1.500 graus, então sabemos que dentro dela atingiremos uma temperatura de 1.650 graus.
5. Processos inovadores: novos rumos na pesquisa
1) Método de reação-in situ
Essa abordagem conduz a reação in-situ do pó de tungstênio com carbono e nitrogênio para formar as fases de reforço de carboneto de tungstênio (WC) e nitreto de tungstênio (WN). Essa reação reduz o custo de fabricação de materiais compósitos.
2) Fabricação Aditiva
Esta abordagem aplica a tecnologia SLM (fusão seletiva a laser), que fabrica diretamente peças geométricas complexas. Em combinação com outras técnicas, SLM, nanopós e design de gradiente resolvem as restrições espaciais dos métodos convencionais.
Vários materiais avançados e{0}}de alto desempenho são necessários para reatores de fusão nuclear e veículos hipersônicos, e isso impulsiona o desenvolvimento da tecnologia de processamento de ligas de tungstênio. Por meio de colaborações em metalurgia do pó, formação de plástico e sinterização, e em todos os outros lotes de tratamento de superfície, a DBTT (temperatura de transição dúctil-frágil) das ligas de tungstênio foi reduzida de 400 graus e abaixo da temperatura ambiente, melhorando sua resistência à radiação e à oxidação.
