Właściwości stopu wolframu

1.Gęstość

Wolfram ma wysoką gęstość do 19,3 g/cm³, co w konsekwencji nadaje stopom wolframu cechy wysokiej gęstości. Ich gęstość zazwyczaj waha się od 16,5 do 19,0 g/cm³. Na przykład, popularne stopy wolfram-nikiel-żelazo mają zazwyczaj gęstość między 17,0 a 18,5 g/cm³, podczas gdy gęstość stopów wolfram-miedź waha się między 16,5 a 18,0 g/cm³ w zależności od zawartości miedzi. Stopy wolfram-kobalt (węglik wolframu) zwykle wykazują gęstość w zakresie 14,0-15,0 g/cm³. Jeśli chcesz wiedzieć Właściwości węglika wolframu kliknij tutaj.

2. wytrzymałość na rozciąganie

Stan spiekany: Wytrzymałość na rozciąganie stopy wolframu wytwarzany w procesie spiekania w metalurgii proszków zazwyczaj mieści się w zakresie 600-1000 MPa. W tym stanie mikrostruktura stopu jest stosunkowo porowata i zawiera pewne puste przestrzenie, co ogranicza jego wytrzymałość.

Stan obrobiony i wzmocniony: Po obróbce wzmacniającej, takiej jak kucie lub walcowanie, wytrzymałość na rozciąganie stopów wolframu może zostać znacznie zwiększona, osiągając wartości między 1300-2000 MPa lub nawet wyższe. Poprawę tę przypisuje się rozdrobnieniu ziarna, bardziej zagęszczonej mikrostrukturze i wzrostowi defektów krystalicznych (np. dyslokacji) spowodowanych procesem obróbki. Czynniki te utrudniają odkształcenie ślizgowe pod obciążeniem, zwiększając tym samym wytrzymałość na rozciąganie. Przykładowo, wytrzymałość na rozciąganie wysokowydajnych stopów wolframu poddanych specjalistycznym procesom walcowania może przekraczać 2000 MPa.

3. granica plastyczności

Stan spiekany: Granica plastyczności spiekanych stopów wolframu wynosi zwykle 400-800 MPa. Obecność wewnętrznych porów i stosunkowo słabe wiązanie na granicy ziaren oznacza, że odkształcenie plastyczne może rozpocząć się przy stosunkowo niskich poziomach naprężeń.

4. wydłużenie

Stan spiekany: Wydłużenie spiekanych stopów wolframu wynosi zazwyczaj 10%-30%. Niewystarczająco gęsta struktura wewnętrzna spiekanego korpusu, zawierająca pewne defekty, sprawia, że jest on podatny na propagację pęknięć podczas obciążenia rozciągającego, co prowadzi do wcześniejszego pękania, a tym samym stosunkowo niższego wydłużenia.

Stan obrobiony i poddany obróbce cieplnej: Odpowiednie techniki przetwarzania i obróbki cieplnej, takie jak wyciskanie na gorąco lub wyżarzanie, mogą poprawić mikrostrukturę stopu, wyeliminować niektóre wady wewnętrzne oraz zwiększyć plastyczność i wytrzymałość materiału. Skutkuje to poprawą wydłużenia, a niektóre stopy wolframu osiągają wydłużenie 30%-50%. Na przykład, stopy wolframu poddane starannie zaprojektowanej obróbce cieplnej i wyżarzaniu mogą osiągnąć wydłużenie około 40%.

5. twardość

Twardość Brinella (HB)

Stan spiekany: Twardość Brinella spiekanych stopów wolframu wynosi zazwyczaj 200-350 HB. Ograniczony stopień zagęszczenia w tym stanie skutkuje stosunkowo niższą twardością.

Stan wzmocniony: Po obróbce wzmacniającej (np. dodanie twardych faz, utwardzanie robocze) twardość stopu znacznie wzrasta, a wartości twardości Brinella osiągają 400-600 HB lub więcej. Na przykład twardość Brinella stopów wolframu zawierających cząstki węglika o wysokiej twardości może przekroczyć 600 HB po specjalnej obróbce.

Twardość Rockwella (HRC): Twardość Rockwella stopów wolframu generalnie mieści się w zakresie 30-50 HRC. Konkretna wartość różni się w zależności od składu stopu i technologii przetwarzania. Dostosowując elementy stopowe i procesy obróbki cieplnej, twardość Rockwella można kontrolować w odpowiednim zakresie, aby spełnić różne wymagania aplikacji.

6.Moduł sprężystości

Moduł sprężystości stopów wolframu zazwyczaj mieści się w przedziale 300-400 GPa. Ta wysoka wartość wskazuje na silną odporność na odkształcenia sprężyste, pozwalając stopowi zachować doskonałą stabilność wymiarową pod obciążeniem. Przykładowo, w komponentach lotniczych wykonanych ze stopów wolframu, wysoki moduł sprężystości zapewnia utrzymanie precyzyjnych wymiarów i kształtów w złożonych warunkach obciążenia, gwarantując prawidłowe działanie sprzętu.

7. wytrzymałość na uderzenia

Udarność to właściwość mechaniczna, która mierzy zdolność materiału do pochłaniania energii i odporności na pękanie pod wpływem uderzenia z dużą prędkością lub obciążenia dynamicznego. Jest to szczególnie ważne przy ocenie kruchości materiałów. W przypadku stopów wolframu jest to krytyczny, ale trudny parametr ze względu na nieodłączną kruchość samego wolframu metalicznego.

Typowe wartości i zakres:

Udarność stopów wolframu jest zwykle mierzona za pomocą testu udarności Charpy'ego V-notch, a wartości zazwyczaj wahają się w szerokim zakresie od 20 do 150 dżuli. Konkretna wartość zależy w dużym stopniu od następujących podstawowych czynników:

Skład stopu i mikrostruktura:

Zawartość i rodzaj fazy wiążącej: Jest to najważniejszy czynnik wpływający na właściwości stopu. Stopy wolframu zazwyczaj składają się z cząstek wolframu o wysokiej temperaturze topnienia (faza krucha) i ciągliwej metalowej fazy wiążącej (np. Ni, Fe, Cu, Co).

Wysoka zawartość fazy wiążącej (np. >10%): Wyższa zawartość faz ciągliwych, takich jak nikiel-żelazo, lepiej otacza cząsteczki wolframu, pochłaniając więcej energii uderzenia poprzez odkształcenie plastyczne, tym samym znacznie poprawiając wytrzymałość. Na przykład energia uderzenia stopu 93W-Ni-Fe jest zazwyczaj znacznie wyższa niż w przypadku stopu 97W-Ni-Fe.

Rodzaj fazy wiążącej: Fazy spoiwa niklowo-żelazowego generalnie zapewniają lepszą wytrzymałość i udarność niż fazy spoiwa kobaltowego lub miedzianego.

Morfologia i łączność cząstek wolframu: Idealna mikrostruktura charakteryzuje się równomiernie rozmieszczonymi kulistymi cząstkami wolframu otoczonymi ciągłą siecią fazy wiążącej. Jeśli cząstki wolframu stykają się ze sobą bezpośrednio, tworząc "granice ziaren wolframu i wolframu", te słabe interfejsy stają się łatwymi drogami propagacji pęknięć, drastycznie zmniejszając udarność.

Stan przetwarzania i obróbki cieplnej:

Stan spiekany: Stopy wolframu w stanie spieczonym mają zazwyczaj umiarkowaną udarność. Ich udarność zależy przede wszystkim od gęstości i jednorodności mikrostrukturalnej. Pory resztkowe znacznie zmniejszają udarność.

Stan przetworzony termomechanicznie (kucie, walcowanie, wytłaczanie): Te techniki obróbki termomechanicznej mogą drastycznie poprawić udarność. Osiągają to poprzez:

Pękanie początkowych granic ziaren wolframu i wolframu: Rozbijanie kruchej sieci połączonych ze sobą ziaren wolframu.

Udoskonalenie struktury ziarna: Drobniejsze cząstki wolframu i faza wiążąca.

Zwiększenie gęstości dyslokacji: Zwiększenie wytrzymałości, co pośrednio wpływa na ciągliwość.

Stopy poddane odpowiedniej obróbce termomechanicznej mogą odnotować wielokrotny wzrost energii uderzenia w porównaniu do stanu spiekanego, osiągając wyższy koniec zakresu (np. ponad 100 J).

Stan po obróbce cieplnej: Późniejsza obróbka, taka jak obróbka w roztworze lub starzenie, może zoptymalizować skład i rozkład fazy wiążącej oraz zmniejszyć naprężenia powstające podczas obróbki. Zwiększa to dodatkowo wytrzymałość lub pozwala osiągnąć optymalną równowagę między wytrzymałością a wytrzymałością.

Przykład:

Typowy spiekany stop 90W-7Ni-3Fe może mieć energię uderzenia Charpy'ego V-notch około 30-50 J.

Energia uderzenia stopu o tym samym składzie może zostać znacznie zwiększona do 100 J lub więcej po poddaniu go prasowaniu izostatycznemu na gorąco (HIP) w celu wyeliminowania resztkowej porowatości, a następnie kuciu i odpowiedniemu wyżarzaniu.

Nasza firma znajduje się w pierwszej dziesiątce w Chinach producenci wyrobów z węglika wolframu. W przypadku zapotrzebowania na produkty z węglika spiekanego, prosimy o skontaktuj się z nami.