Un estudi d'investigadors de la Universitat d'Utah a Salt Lake City, Utah, descriu maneres de millorar la ductilitat del tungstè.En general, es creu que el tungstè pur i els aliatges de tungstè amb una petita quantitat d'aliatge són fràgils a temperatura ambient i tenen altes temperatures de transició dúctil a fràgil (DBTT).La millora de la ductilitat del tungstè és de gran importància per a la producció i aplicació del tungstè.
Tot i que al llarg de les dècades s'han informat nombrosos estudis per millorar la ductilitat del tungstè, això segueix sent un repte, en part a causa d'una mala comprensió de les propietats mecàniques del tungstè i la seva dependència de la microestructura.
Tungstè: l'aliatge de reni és gairebé l'únic mètode conegut per millorar la ductilitat del tungstè per aliatge. Tot i que en els darrers anys s'han informat un gran nombre d'estudis sobre els efectes dels additius, inclosos òxids, carburs i altres, l'efecte d'aquests additius sobre la ductilitat del tungstè ha estat fins ara poc concloent o no és evident sota la influència del mecanitzat tèrmic. L'ús de la microestructura de partícules ultrafines o nanocristalls per millorar la ductilitat del tungstè és un altre enfocament que sembla prometedor.
El tungstè és un metall refractari amb propietats úniques. Té el punt de fusió més alt entre tots els elements, alt mòdul elàstic, alta densitat, alta conductivitat tèrmica i excel·lents propietats mecàniques a alta temperatura.Aquestes propietats especials fan que el tungstè sigui el material preferit per a moltes aplicacions. En els darrers anys, el tungstè també s'ha identificat com un dels materials per a components de superfície de plasma en reactors de fusió a causa del seu alt punt de fusió, baixa taxa de pulverització i alta resistència a la corrosió per ionosputering.
Tanmateix, un desavantatge important del tungstè és que té poca ductilitat a temperatura ambient i la seva ductilitat a la temperatura de transició de fragilitat (DBTT) és molt alta.La poca ductilitat del tungstè planteja grans reptes tant per a la seva mecanització com per al seu rendiment en aplicacions dures.
Per millorar la ductilitat, els investigadors suggereixen que hi ha dos factors principals que contribueixen: la manca inherent de plans ben compactats i la mala cohesió dels límits del gra.Entre diversos mètodes, s'ha trobat que el mecanitzat tèrmic és el més eficient. El DBTT de tungstè es pot reduir de més de 700 graus a menys de 300 graus rodant a una temperatura inferior a la temperatura de recristal·lització. Diversos factors principals contribueixen a la millora de la ductilitat del tungstè deformat, inclosa la microestructura lamel·lar i l'alta densitat de dislocació després del rodament.
Per tal de minimitzar la recristal·lització durant el processament a alta temperatura, també s'utilitza el processament en fred basat en tècniques de deformació tradicionals per millorar la ductilitat del tungstè.A causa de la temperatura de recristal·lització molt alta del tungstè, el processament "en fred" es pot dur a terme fins a uns 1400 graus.D'aquesta manera, es pot prevenir la recristal·lització i el creixement del gra de tungstè durant la deformació, donant lloc a una microestructura lamel·lar més fina i una densitat de dislocació més alta en el material.
El tungstè laminat en fred a 400 graus mostra una major densitat de dislocació, més límits de gra d'angle baix i una millora significativa de la resistència, així com un DBTT més baix, en comparació amb el material laminat a alta temperatura.
Un altre mètode conegut per millorar la ductilitat del tungstè és l'aliatge amb reni.S'ha informat que l'estrès de Peierls del tungstè es pot reduir i es poden facilitar superfícies de lliscament addicionals mitjançant la formació d'una solució sòlida de tungstè i reni mitjançant l'anomenat suavització de la solució. Tanmateix, el reni és un element rar amb un cost elevat, cosa que fa que aquests aliatges siguin massa cars per a moltes aplicacions. S'ha dirigit un considerable treball de recerca a substituir el reni per tàntal, vanadi, titani o altres elements per aconseguir resultats similars.
Fins ara, però, hi ha poques evidències experimentals de l'eficàcia d'aquests elements d'aliatge.En els últims anys, a partir del progrés de la investigació dels metalls i la ceràmica, s'ha explorat l'estructura nanocristal·lina o ultrafina com a mètode per millorar la ductilitat del tungstè. Per tal de produir partícules nanocristal·lines o ultrafines de tungstè, s'han estudiat mètodes de dalt a baix i de baix a dalt.
El tungstè és un metall refractari amb propietats úniques. Té el punt de fusió més alt entre tots els elements, alt mòdul elàstic, alta densitat, alta conductivitat tèrmica i excel·lents propietats mecàniques a alta temperatura.Aquestes propietats especials fan que el tungstè sigui el material preferit per a moltes aplicacions. En els darrers anys, el tungstè també s'ha identificat com un dels materials per a components de superfície de plasma en reactors de fusió a causa del seu alt punt de fusió, baixa taxa de pulverització i alta resistència a la corrosió per ionosputering.
Tanmateix, un desavantatge important del tungstè és que té poca ductilitat a temperatura ambient i la seva ductilitat a la temperatura de transició de fragilitat (DBTT) és molt alta.La poca ductilitat del tungstè planteja grans reptes tant per a la seva mecanització com per al seu rendiment en aplicacions dures.
Per millorar la ductilitat, els investigadors suggereixen que hi ha dos factors principals que contribueixen: la manca inherent de plans ben compactats i la mala cohesió dels límits del gra.Entre diversos mètodes, s'ha trobat que el mecanitzat tèrmic és el més eficient. El DBTT de tungstè es pot reduir de més de 700 graus a menys de 300 graus rodant a una temperatura inferior a la temperatura de recristal·lització. Diversos factors principals contribueixen a la millora de la ductilitat del tungstè deformat, inclosa la microestructura lamel·lar i l'alta densitat de dislocació després del rodament.
Per tal de minimitzar la recristal·lització durant el processament a alta temperatura, també s'utilitza el processament en fred basat en tècniques de deformació tradicionals per millorar la ductilitat del tungstè.A causa de la temperatura de recristal·lització molt alta del tungstè, el processament "en fred" es pot dur a terme fins a uns 1400 graus. D'aquesta manera, es pot prevenir la recristal·lització i el creixement del gra de tungstè durant la deformació, donant lloc a una microestructura lamel·lar més fina i una densitat de dislocació més alta en el material.
El tungstè laminat en fred a 400 graus mostra una major densitat de dislocació, més límits de gra d'angle baix i una millora significativa de la resistència, així com un DBTT més baix, en comparació amb el material laminat a alta temperatura.
Un altre mètode conegut per millorar la ductilitat del tungstè és l'aliatge amb reni. S'ha informat que l'estrès de Peierls del tungstè es pot reduir i es poden facilitar superfícies de lliscament addicionals mitjançant la formació d'una solució sòlida de tungstè i reni mitjançant l'anomenat suavització de la solució. Tanmateix, el reni és un element rar amb un cost elevat, cosa que fa que aquests aliatges siguin massa cars per a moltes aplicacions. S'ha dirigit un considerable treball de recerca a substituir el reni per tàntal, vanadi, titani o altres elements per aconseguir resultats similars.
Fins ara, però, hi ha poques evidències experimentals de l'eficàcia d'aquests elements d'aliatge. En els últims anys, a partir del progrés de la investigació dels metalls i la ceràmica, s'ha explorat l'estructura nanocristal·lina o ultrafina com a mètode per millorar la ductilitat del tungstè. Per tal de produir partícules nanocristal·lines o ultrafines de tungstè, s'han estudiat mètodes de dalt a baix i de baix a dalt.
