Тяжелые сплавы из вольфрама, железа и никеля для промышленного применения
Тяжелыми называют металлы с плотностью от 16,5 г/см³. В качестве их основы используют вольфрам (до 97% в составе). Их получение возможно исключительно методами порошковой металлургии. Самые распространенные марки – с добавлением железа, а также никеля или меди.
Вольфрамовые соединения обладают еще большим коэффициентом поглощения, чем свинец, поэтому нередко их применяют для экранирования или защиты от гамма-излучения.
Разновидности тяжелых сплавов с вольфрамом
Данный тип металлургического сырья представлен в двух основных категориях:
- Вольфрамо-никелево-железные – фабрикат для изготовления радиационно-устойчивых контейнеров. В них перевозят радиоактивные элементы. Примеси нивелируют хрупкость вольфрама, позволяют производить из заготовок детали разных форм. Различные по составу марки этого типа содержат в названии аббревиатуру ВНЖ.
- Вольфрамо-никелево-медные – за счет содержания меди в составе имеют повышенный показатель электропроводности, диамагнитные свойства. Применяются в электротехнике, для устройств постоянного контроля изоляции, а также производства коллиматорных оптических прицелов и некоторых частей снарядов боеприпасов. Обозначаются маркировкой ВНМ.
Цифры в маркировке сообщают о содержании неосновных компонентов в составе в процентах. Купить тяжелый сплав на основе вольфрама можно с добавлением рения (металл сохраняет прочностные характеристики при повышенных температурных условиях) или молибдена – из них изготавливают горячекатаные листы. Они применимы для защитного экранирования от гамма-лучей из-за высокой плотности.
Этапы производства
Поскольку вольфрам – металл с самым высоким показателем тугоплавкости (+3410 °С), его нельзя переплавлять с другими обычным способом из-за существенных различий в температурных ограничениях. Литье невозможно по причине разницы плотности материалов. Единственный метод производства тяжелых сплавов – это порошковая металлургия, которая использует два основных способа получения:
- Пропитка. Пористый каркас из вольфрама, добываемый прессованием, а также низкотемпературным спеканием мелкодисперсной фракции вещества, заливают жидким матричным материалом. Относится к жидкофазным технологиям.
- Совместное спекание порошковых металлов. Из смеси мелкодисперсной фракции прессуются заготовки, которые спекаются при подходящих нормативных температурных условиях (+1350…+1500 °С, в зависимости от сплава). В жидкой фазе ней происходит частичное растворение вольфрама с последующей термической обработкой в вакууме.В качестве альтернативного метода применяют горячее прессование. Он объединяет в себе высокотемпературную термообработку и механическое воздействие.
Поскольку методы не похожи на стандартные, правильнее всего называть материалы псевдосплавами. Они обладают повышенной устойчивостью к интенсивным тепловым потокам и вибрационным нагрузкам. Псевдосплавы восприимчивы для термомеханической обработки. Сырье поддается резке, прессованию, протяжке.
