Волфрамовите сплави са известни със своята висока плътност, отлична твърдост и забележителна здравина при повишени температури. Тези свойства ги правят незаменими в широк спектър от приложения, от космическата и отбранителната индустрия до електрическата и електронната промишленост. Въпреки това, едно от значителните предизвикателства, свързани с волфрамовите сплави, е тяхната относително ниска пластичност, която може да ограничи употребата им в определени приложения, където формоспособността и устойчивостта на счупване са от решаващо значение. Като водещ доставчик на волфрамова сплав, ние разбираме значението на подобряването на пластичността на тези материали, за да отговорим на разнообразните нужди на нашите клиенти. В тази публикация в блога ще проучим различни стратегии за подобряване на пластичността на волфрамовите сплави.
Разбиране на пластичността във волфрамовите сплави
Преди да се задълбочим в методите за подобряване на пластичността, от съществено значение е да разберем какво означава пластичност и как тя се влияе при волфрамовите сплави. Пластичността е способността на материала да се деформира пластично при напрежение на опън, без да се счупи. Във волфрамовите сплави ниската пластичност се дължи главно на високата точка на топене и силните атомни връзки на волфрама, които ограничават движението на дислокации в кристалната решетка. Освен това наличието на примеси и крехки интерметални фази може допълнително да влоши проблема.
Легиращи елементи
Един от най-ефективните начини за подобряване на пластичността на волфрамовите сплави е чрез добавяне на легиращи елементи. Тези елементи могат да модифицират кристалната структура, да намалят размера на зърната и да подобрят мобилността на дислокациите, като по този начин увеличават способността на материала да се деформира пластично.
Рений (Re)
Реният е добре познат легиращ елемент за волфрамови сплави. Той има подобен атомен размер на волфрама и може да се разтвори във волфрамовата решетка, образувайки твърд разтвор. Добавянето на рений може значително да подобри пластичността на волфрамовите сплави, особено при ниски температури. Реният намалява температурата на пластично-крехък преход (DBTT) на волфрама, позволявайки на сплавта да се деформира пластично при по-ниски температури. Например, съобщава се, че сплавите на волфрам и рений с 25% рений показват отлична пластичност при стайна температура, което ги прави подходящи за приложения като нишки и термодвойки.
Никел (Ni) и желязо (Fe)
При волфрамовите тежки сплави, които обикновено съдържат волфрамови частици в матрица от никел-желязо или никел-мед, добавянето на никел и желязо може да подобри пластичността на сплавта. Тези елементи образуват пластична матрица, която обгражда твърдите волфрамови частици, осигурявайки път за пластична деформация. Съотношението на никел към желязо също може да повлияе на свойствата на сплавта. Например, по-високото съотношение никел към желязо може да подобри устойчивостта на корозия и пластичността на тежката волфрамова сплав.
Мед
Медта е друг легиращ елемент, който може да се използва за подобряване на пластичността на волфрамовите сплави. Волфрам - медни сплави, катоВолфрам - медна тръба от сплав W60Cu40 175 мм, имат добра електрическа и топлопроводимост, както и подобрена пластичност в сравнение с чистия волфрам. Медната фаза в сплавта действа като мек и пластичен компонент, който може да поеме пластична деформация и да намали концентрацията на напрежение по границите на зърната.
Контрол на размера на зърната
Размерът на зърното на волфрамова сплав оказва значително влияние върху нейната пластичност. Като цяло финозърнестата структура може да подобри пластичността на материала. Това е така, защото фините зърна осигуряват повече граници на зърната, които могат да действат като бариери пред движението на дислокациите и да насърчават образуването на множество системи за приплъзване.
Техники на праховата металургия
Праховата металургия е често срещан метод за производство на волфрамови сплави. Чрез внимателно контролиране на размера на праха, налягането на уплътняване и условията на синтероване е възможно да се постигне фино-зърнеста структура. Например, използването на ултра фини волфрамови прахове може да доведе до по-фин размер на зърното след синтероване. Освен това може да се използва горещо изостатично пресоване (HIP) за допълнително уплътняване на материала и усъвършенстване на структурата на зърната, което води до подобрена пластичност.
Термомеханична обработка
Термомеханичната обработка, която включва комбинация от термична обработка и механична деформация, може също да се използва за контролиране на размера на зърното на волфрамовите сплави. Процеси като горещо валцуване, коване и екструдиране могат да раздробят едрите зърна и да насърчат образуването на по-равномерна и финозърнеста структура. Например многократните преминавания на горещо валцуване с междинно отгряване могат ефективно да намалят размера на зърното и да подобрят пластичността на сплавта.
Термична обработка
Термичната обработка играе решаваща роля за подобряване на пластичността на волфрамовите сплави. Може да облекчи вътрешните напрежения, да промени микроструктурата и да подобри механичните свойства на материала.
Отгряване
Отгряването е обичаен процес на топлинна обработка на волфрамови сплави. Това включва нагряване на сплавта до определена температура и задържане за определен период от време, последвано от бавно охлаждане. Отгряването може да облекчи вътрешните напрежения, генерирани по време на обработката, като студена обработка или синтероване. Той може също така да насърчи прекристализацията на зърната, което води до по-равномерна и пластична микроструктура. Например, отгряването на студено обработена волфрамова сплав при висока температура може да възстанови нейната пластичност чрез елиминиране на участъците, закалени от деформация.
Лечение с разтвор и стареене
В някои волфрамови сплави може да се използва обработка с разтвор и стареене за подобряване на пластичността. Третирането с разтвор включва нагряване на сплавта до висока температура за разтваряне на легиращите елементи в матрицата, последвано от бързо охлаждане за образуване на свръхнаситен твърд разтвор. След това стареенето се извършва при по-ниска температура, за да се утаят фини частици от легиращите елементи, които могат да укрепят материала, като същевременно поддържат пластичността му.
Повърхностна обработка
Повърхностната обработка също може да има положително въздействие върху пластичността на волфрамовите сплави. Чрез модифициране на повърхностните свойства на материала е възможно да се намали концентрацията на напрежение на повърхността и да се предотврати появата на пукнатини.
Покритие
Нанасянето на покритие върху повърхността на волфрамова сплав може да осигури защитен слой, който може да подобри нейната пластичност. Например, керамичното покритие може да действа като бариера за предотвратяване на окисляване и корозия, което може да отслаби материала и да намали неговата пластичност. Освен това, металното покритие може да подобри повърхностното покритие и да намали триенето по време на деформация, което позволява на материала да се деформира по-лесно.
Shot Peening
Дробното уплътняване е процес на повърхностна обработка, който включва бомбардиране на повърхността на материала с малки сферични частици. Този процес може да въведе напрежения на натиск върху повърхността, които могат да противодействат на напреженията на опън по време на деформация и да предотвратят образуването на пукнатини. Дробното уплътняване може също така да подобри микроструктурата на повърхността, което води до подобрена пластичност.
Заключение
Подобряването на пластичността на волфрамовите сплави е сложна, но постижима цел. Чрез внимателно подбиране на легиращи елементи, контролиране на размера на зърната, прилагане на подходяща термична обработка и повърхностна обработка е възможно да се подобри пластичността на тези материали и да се разшири обхватът им на приложение. Като доставчик на волфрамова сплав, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени волфрамови сплави с подобрена пластичност, за да отговорим на нуждите на нашите клиенти. Ако се интересувате от нашитеТръби от волфрамови сплавиили99,95% волфрамова пръчка W1, или имате някакви въпроси относно подобряването на пластичността на волфрамовите сплави, моля не се колебайте да се свържете с нас за доставка и допълнително обсъждане.
Референции
- Ashby, MF, & Jones, DRH (2005). Инженерни материали 1: Въведение в свойствата, приложенията и дизайна. Бътъруърт - Хайнеман.
- Герман, RM (1994). Наука за праховата металургия. Федерация на индустриите за метална прах.
- Wang, Y., & Zhou, K. (2018). Волфрам и волфрамови сплави: свойства, обработка и приложения. Издателство Woodhead.