Sa visokom mehaničkom čvrstoćom (17,5-19,3 g/cm³), tačkom topljenja (3422 g/cm³) i ultra visokom gustinom, legura volframa je prepoznata u naprednom vojnom, vazduhoplovnom i nuklearnom inženjerstvu. Ali, to. Još uvijek je povezan s visokom obradom. poteškoće. Ova poteškoća proizlazi iz niske i visoke temperature oksidacije, otpornosti obrađenih materijala na deformacije i niske temperature. Kao rezultat toga, volfram je postao krhak i izgubio određenu duktilnost, što rad s njim čini veoma izazovnim. Kao rješenje, industrija je razvila ključne tehnologije uključujući metalurgiju praha, pozitivnu deformaciju i plastično oblikovanje. Uz preciznu optimizaciju procesa i ojačanje sinter, moguće je postići visoku preciznost i performanse površine od volframa. U nastavku ćemo elaborirati metode rada sa legurama volframa.
1. Metalurgija praha: Osnova za proizvodnju gredica visoke -čistoće. Uključujući, ali ne ograničavajući se na sljedeće kritične aktivnosti, metalurgija praha je prvi korak u preradi legura volframa.
1) Prečišćavanje sirovine i njene naknadne mešavine
Volframov prah visoke čistoće je odabran koji je veći ili jednak 99,95 posto, a zatim se ravnomjerno miješa sa legirajućim komponentama nikla, željeza i kobalta u toku mljevenja kuglicama i prosijavanja. Formabilnost 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 titanijum karbid, TiC i itrijum oksid, Y2O3, koriste se za poboljšanje disperzije-pojačane otpornosti na zračenje.
2) Formiranje i pred{1}}sinterovanje
Računi se pripremaju izostatskim presovanjem (pritisak veći ili jednak 2500 MPa) ili tehnikama -prešanja. Tipične dimenzije su 12×12×400 mm šipke ili ploče. Pred{7}}sinterovanje se izvodi na 1200 stepeni u trajanju od jednog sata u atmosferi vodonika da bi se inicijalno povećala čvrstoća i provodljivost gredice.
2. Prerada plastike: ključ za prevazilaženje uskog grla krhkosti. Niska duktilnost volframovih legura zahtijeva preciznu obradu kroz visoko-plastično oblikovanje:
1) Toplo i toplo valjanje
Vruće valjanje počinje na temperaturi gredice od 1350-1500 stepeni. Kroz više prolaza valjanja, debljina lima se smanjuje sa 8 mm na 0,5 mm. Rolne moraju biti prethodno zagrejane na 100-350 stepeni da bi se smanjila otpornost na deformacije. Toplo valjanje (1200 stepeni) dodatno rafinira lim na 0,2 mm. Grafitno ili molibden disulfidno podmazivanje se raspršuje tokom cijelog procesa kako bi se spriječilo pucanje.
2) Navijanje i izvlačenje žice
Ispiranje se vrši u atmosferi vodonika na 1400-1600 stepeni. Ovo rotaciono kovanje pretvara gredicu u jednoličnu okruglu šipku (krajnji prečnik 3 mm) sa gustinom od 18,8-19,2 g/cm³. Izvlačenje žice koristi proces "toplog izvlačenja". Nakon predgrijavanja na 100-350 stepeni, lim se postepeno provlači kroz lanac za razvlačenje do finije žice debljine manje od 0,06 mm, pogodne za primjenu u elektronici i rasvjeti.
3. Proces sinterovanja: poboljšanje gustine i performansi. Sinterovanje je važno za povećanje gustine i mehaničkih karakteristika legura volframa. Najvažnije su:
(1) Vertikalno topljenje (samo-inhibirano sinteriranje): Struja se šalje direktno kroz gredicu kako bi se stvorilo džule zagrijavanje. Kako se struja sinteruje od struje koja se topi. Kontroliše broj zrna na oko 10.000 do 20.000 zrna po mm² i gustinu na 17,8 do 18,6 grama po cm³. Idealan je za žicu i male dijelove.
(2) Spark Plasma Sintering (SPS): kombinuje impuls struje zajedno sa nekim pritiskom, i postiže brzo zgušnjavanje ispod 2000 0 C, sa veličinom zrna koja kontroliše manju od 300 nm i značajnim poboljšanjem otpornosti na puzanje
3) Dvo-Sinterovanje bez pritiska: Temperature se kontrolišu u fazama (2300-2700 stepeni) u vakuumu ili atmosferi vodonika, postižući teoretsku gustinu koja prelazi 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 kompanije za galvanizaciju da smanji koroziju i habanje mehanizama naftnih polja, razvili smo tehnologiju galvanizacije od legure volframa. Volframove legure imaju bolju otpornost na kiselinu i alkalnu koroziju, a otpornost na habanje i tvrdoću uporedivu sa hromiranim galvanskim pločama. Komponente vrućeg-odjeljka zahtijevaju prskanje premazama otpornim na oksidans- (kao što je silicijum-aluminid) da bi se ublažila katastrofalna oksidacija iznad 1000 stepeni.
2) Mašinska obrada i termička obrada
Tokom faze rezanja, kada koristimo alate od tvrdog metala, neophodno je podići obradak iznad 200-500 stepeni, što je duktilna-prelazna temperatura, kako bi se eliminisao rizik od pucanja. Proces "starenja" znači da radni komad mora proći kroz primarnu fazu modifikacije, nakon čega slijedi sekundarna faza. Na primjer, ako se W-Re legura zagrije na 1500 stepeni, tada znamo da unutar nje moramo postići temperaturu od 1650 stepeni.
5. Inovativni procesi: novi pravci u istraživanju
1) In-Metoda reakcije na licu mjesta
Ovaj pristup provodi in-situ reakciju volframovog praha s ugljikom i dušikom kako bi se formirale faze za ojačavanje volfram karbida (WC) i volfram nitrida (WN). Ova reakcija smanjuje troškove proizvodnje kompozitnih materijala.
2) Aditivna proizvodnja
Ovaj pristup primjenjuje SLM (selektivno lasersko topljenje) tehnologiju, koja direktno proizvodi složene geometrijske dijelove. U kombinaciji s drugim tehnikama, SLM, nanopraškovi i gradijent dizajn rješavaju prostorna ograničenja konvencionalnih metoda.
Nekoliko naprednih materijala visokih performansi je potrebno za nuklearne fuzijske reaktore i hipersonična vozila, a to pokreće razvoj tehnologije obrade legura volframa. Kroz saradnju u metalurgiji praha, oblikovanju plastike i sinterovanju, kao iu svakoj drugoj seriji površinske obrade, DBTT (duktilna-temperatura lomljivog prijelaza) volframovih legura je spuštena sa 400 stepeni i ispod sobne temperature, poboljšavajući njihovu otpornost na zračenje i oksidaciju.
