Propriétés des alliages de tungstène

1.Densité

Le tungstène a une densité élevée, pouvant atteindre 19,3 g/cm³, ce qui confère aux alliages de tungstène des caractéristiques de haute densité. Leur densité est généralement comprise entre 16,5 et 19,0 g/cm³. Par exemple, les alliages courants tungstène-nickel-fer ont généralement une densité comprise entre 17,0 et 18,5 g/cm³, tandis que la densité des alliages tungstène-cuivre varie entre 16,5 et 18,0 g/cm³ en fonction de la teneur en cuivre. Les alliages tungstène-cobalt (carbure de tungstène) présentent généralement une densité comprise entre 14,0 et 15,0 g/cm³. Si vous voulez savoir propriétés du carbure de tungstène cliquez ici.

2. résistance à la traction

état fritté tel quel : La résistance à la traction des alliages de tungstène produit par frittage par métallurgie des poudres se situe généralement entre 600 et 1000 MPa. Dans cet état, la microstructure de l'alliage est relativement poreuse, contenant certains vides, ce qui limite sa résistance.

État travaillé et renforcé : Après des traitements de renforcement tels que le forgeage ou le laminage, la résistance à la traction des alliages de tungstène peut être considérablement améliorée, atteignant des valeurs comprises entre 1300 et 2000 MPa, voire plus. Cette amélioration est attribuée à l'affinement du grain, à une microstructure plus dense et à une augmentation des défauts cristallins (par exemple, les dislocations) causés par le processus de travail. Ces facteurs empêchent la déformation par glissement sous charge, ce qui augmente la résistance à la traction. Par exemple, la résistance à la traction des alliages de tungstène haute performance soumis à des processus de laminage spécialisés peut dépasser 2000 MPa.

3. la limite d'élasticité

État fritté : La limite d'élasticité des alliages de tungstène frittés est généralement comprise entre 400 et 800 MPa. La présence de pores internes et d'une liaison relativement faible entre les joints de grains signifie que la déformation plastique peut s'amorcer à des niveaux de contrainte relativement faibles.

4. l'élongation

Etat fritté : L'allongement des alliages de tungstène frittés est généralement compris entre 10%-30%. La structure interne insuffisamment dense du corps fritté, qui contient certains défauts, favorise la propagation des fissures pendant la charge de traction, ce qui entraîne une rupture plus précoce et donc un allongement relativement plus faible.

État travaillé et traité thermiquement : Des techniques de transformation et de traitement thermique appropriées, telles que l'extrusion à chaud ou le recuit, peuvent améliorer la microstructure de l'alliage, éliminer certains défauts internes et accroître la plasticité et la ténacité du matériau. Il en résulte une meilleure élongation, certains alliages de tungstène atteignant une élongation de 30%-50%. Par exemple, les alliages de tungstène soumis à des traitements de déformation à chaud et de recuit soigneusement conçus peuvent atteindre une élongation d'environ 40%.

5. dureté

Dureté Brinell (HB)

État fritté : La dureté Brinell des alliages de tungstène frittés est généralement comprise entre 200 et 350 HB. Le degré limité de densification dans cet état se traduit par une dureté relativement plus faible.

État renforcé : Après des traitements de renforcement (par exemple, ajout de phases dures, écrouissage), la dureté de l'alliage augmente de manière significative, avec des valeurs de dureté Brinell atteignant 400-600 HB ou plus. Par exemple, la dureté Brinell des alliages de tungstène incorporant des particules de carbure à haute dureté peut dépasser 600 HB après un traitement spécial.

Dureté Rockwell (HRC) : La dureté Rockwell des alliages de tungstène se situe généralement entre 30 et 50 HRC. La valeur spécifique varie en fonction de la composition de l'alliage et de la technologie de traitement. En ajustant les éléments d'alliage et les processus de traitement thermique, la dureté Rockwell peut être contrôlée dans une plage appropriée pour répondre aux différentes exigences d'application.

6.Module d'élasticité

Le module d'élasticité des alliages de tungstène se situe généralement entre 300 et 400 GPa. Cette valeur élevée indique une forte résistance à la déformation élastique, ce qui permet à l'alliage de conserver une excellente stabilité dimensionnelle sous charge. Par exemple, dans les composants aérospatiaux fabriqués à partir d'alliages de tungstène, le module d'élasticité élevé assure le maintien de dimensions et de formes précises dans des conditions de charge complexes, garantissant ainsi le bon fonctionnement de l'équipement.

7. résistance aux chocs

La résilience est une propriété mécanique qui mesure la capacité d'un matériau à absorber l'énergie et à résister à la rupture en cas d'impact à grande vitesse ou de charge dynamique. Elle est particulièrement importante pour évaluer la tendance à la fragilité des matériaux. Pour les alliages de tungstène, il s'agit d'un paramètre critique mais difficile à évaluer en raison de la fragilité inhérente au tungstène métallique lui-même.

Valeurs typiques et gamme :

La ténacité des alliages de tungstène est généralement mesurée à l'aide de l'essai d'impact Charpy V-notch, et les valeurs fluctuent généralement dans une large fourchette de 20 à 150 joules. La valeur spécifique dépend fortement des facteurs clés suivants :

Composition et microstructure des alliages :

Contenu et type de la phase de liant : Il s'agit du facteur d'influence le plus important. Les alliages de tungstène sont généralement constitués de particules de tungstène à point de fusion élevé (phase fragile) et d'un liant métallique ductile (par exemple, Ni, Fe, Cu, Co).

Teneur élevée en phases du liant (par exemple, >10%) : Une teneur plus élevée en phases ductiles telles que le nickel-fer encapsule mieux les particules de tungstène, absorbant plus d'énergie d'impact par déformation plastique, ce qui améliore considérablement la ténacité. Par exemple, l'énergie d'impact d'un alliage 93W-Ni-Fe est généralement beaucoup plus élevée que celle d'un alliage 97W-Ni-Fe.

Type de phase liante : Les phases liantes nickel-fer offrent généralement une meilleure ténacité et une meilleure résistance aux chocs que les phases liantes cobalt ou cuivre.

Morphologie et connectivité des particules de tungstène : La microstructure idéale présente des particules de tungstène sphériques uniformément réparties, entourées d'un réseau continu de la phase liante. Si les particules de tungstène entrent directement en contact les unes avec les autres, formant des "joints de grains tungstène-tungstène", ces interfaces faibles deviennent des voies faciles pour la propagation des fissures, ce qui réduit considérablement la résistance aux chocs.

État de la transformation et du traitement thermique :

État fritté : Les alliages de tungstène à l'état brut de frittage possèdent généralement une ténacité modérée. Leur ténacité est principalement influencée par la densité et l'homogénéité de la microstructure. Les pores résiduels réduisent considérablement la ténacité.

État traité thermomécaniquement (forgeage, laminage, extrusion) : Ces techniques de traitement thermomécanique peuvent améliorer considérablement la résistance aux chocs. Elles y parviennent en

Fracture des limites initiales entre les grains de tungstène et de tungstène : Rupture du réseau fragile de grains de tungstène interconnectés.

Affinage de la structure du grain : Il en résulte des particules de tungstène plus fines et une phase de liant.

Augmentation de la densité de dislocation : Amélioration de la résistance, ce qui influence indirectement la ténacité.

Les alliages soumis à un traitement thermomécanique approprié peuvent voir leur énergie d'impact multipliée par rapport à l'état brut de frittage, atteignant le haut de la fourchette (par exemple, plus de 100 J).

État traité thermiquement : Les traitements ultérieurs, tels que la mise en solution ou le vieillissement, peuvent optimiser la composition et la distribution de la phase liante et soulager les contraintes de traitement. Cela permet d'améliorer la ténacité ou d'atteindre un équilibre optimal entre la résistance et la ténacité.

Exemple :

Un alliage 90W-7Ni-3Fe typique tel que fritté peut avoir une énergie d'impact Charpy V-notch d'environ 30-50 J.

L'énergie d'impact d'un alliage de même composition peut être augmentée de façon spectaculaire à 100 J ou plus après avoir subi un pressage isostatique à chaud (HIP) pour éliminer la porosité résiduelle, suivi d'un forgeage et d'un recuit approprié.

Notre entreprise figure parmi les dix premiers fabricants de produits en carbure de tungstène. Si vous avez besoin de produits en carbure cémenté, veuillez nous contacter. nous contacter.