Высокоплотные вольфрамосплавы для эффективной защиты от гамма-излучения

Помимо хорошо известного вольфрамо-никелево-железного (W-Ni-Fe) состава, для защиты от гамма-излучения также используются вольфрамо-медные (W-Cu) сплавы. В обеих системах вольфрам является основной твердой фазой, однако их связующие металлы, технологические этапы и итоговые свойства существенно отличаются.

1. Производство сплава W-Ni-Fe

Порошки вольфрама, никеля и железа подвергаются мокрому шаровому помолу в совместном режиме, затем сушат для получения однородной смеси. Повидон (поливинилпирролидон) растворяют в безводном этаноле и добавляют в порошковую смесь, обеспечивая равномерное покрытие. Полученную массу формовалют и холодным прессованием превращают в зеленый компакт при контролируемой температуре.

Зеленый компакт проходит 2–5-часовую микроволновую обработку в безводном этаноле, затем промывают и сушат, получая пористую пластину. Несколько пористых пластин консолидируют под гидравлическим давлением в зеленый заготовку, которую затем спеканную методом жидкофазного спекания, получая предварительную сплавленную пластину.

Финальная поверхностная обработка — напыление на предварительную пластину дополнительной смешанной порошковой массы, прокатка и полировка — дает гладкий, высокоплотный вольфрамо-никелево-железный сплав. Этот метод решает проблему низкой выходной продукции предыдущих подходов за счет ступенчатого наполнения слоев и стратегии прессования через перфорированные пластины, исключая необходимость отдельного формирующего агента.

2. Производство сплава W-Cu

Высокоплотные вольфрамо-медные сплавы изготавливают методом литья под давлением (инъекционного прессования). Порошки никеля, меди или железа (размером частиц 1–5 мкм) смешивают с вольфрамовыми порошками фракций 0,5–2 мкм и 5–15 мкм. Смесь объединяют с 25–30 % органического связующего — парафина или полиметакрилата — перед инъекцией. Удаление связующего достигают паровой очисткой и облучением, а зеленую деталь спеканную в атмосфере водорода для достижения конечной плотности.

Оба сплава — W-Ni-Fe и W-Cu — обладают высокой плотностью, твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью. Сплав W-Ni-Fe обычно демонстрирует немного более высокую вязкость и прочность, тогда как вариант W-Cu остается пригодным вариантом для применения в защите от гамма-излучения.

Заключение

Надеемся, этот обзор прояснил технологические пути и эксплуатационные характеристики вольфрамосплавов, используемых для защиты от гамма-излучения. Для более глубокого понимания вольфрама, молибдена, тантала, рения, титана или циркония и их сплавов посетите Advanced Refractory Metals (ARM).

Компания Advanced Refractory Metals (ARM), расположенная в Лейк-Форест, Калифорния, США, является ведущим мировым поставщиком высококачественных рефрактарных металлов и сплавов, предлагая конкурентные цены на вольфрам, молибден, тантал, рений, титан и цирконий.