Вольфрам в проектировании сплавов: применение в стали, твердых сплавах и тяжелых материалах

Вольфрам (W, атомный номер 74) входит в число самых тяжелых металлов и обладает наивысшей точкой плавки после углерода. Его превосходная высокотемпературная прочность, минимальное тепловое расширение и исключительная проводимость делают его незаменимым в разработке передовых сплавов. Статья рассматривает ключевую роль вольфрама в различных сплавных системах.

Сталь

В стальных сплавах высокая твердость и плотность вольфрама — сравнимая с золотом — повышают прочность, твердость и износостойкость. Это критически важный легирующий элемент во многих сталях.

Типичные вольфрамсодержащие стали включают быстрорежущую сталь, вольфрамную сталь и вольфрам-кобальтовые магнитные стали с высокой намагниченностью и коэрцитивной силой. Эти сплавы лежат в основе режущего инструмента: сверл, фрез, точечных штампов.

Твердые сплавы

Карбид вольфрама, твердость которого соперничает с алмазом, обеспечивает выдающуюся износостойкость и термическую стабильность. Производится порошковой металлургией: спекание порошка карбида вольфрама с металлическим связующим в вакуумной или водородной печи.

Распространенные системы: вольфрам-кобальт, вольфрам-кобальт-титановый карбид, вольфрам-кобальт-титановый карбид-танталовый (ниобиевый) карбид, стальные связующие. Эти материалы критичны для режущего инструмента, горного оборудования, филирных филир.

Высокотемпературные, износостойкие сплавы

Благодаря ультравысокой точке плавки и врожденной твердости, вольфрам — краеугольный камень сплавов для экстремальных сред. Вольфрам-хром, вольфрам-кобальт и вольфрам-углерод сплавы проектируются для клапанов авиадвигателей и турбинных лопаток.

Сплавы вольфрама с другими рефрактёрными металлами — танталом, ниобием, молибденом и рением — дают исключительную термическую стабильность и применяются в ракетных соплах и деталях двигателей аэрокосмической техники.

Тяжелые вольфрамовые сплавы

Используя плотность и твердость вольфрама, тяжелые сплавы формулируются в составах W-Ni-Fe, W-Ni-Cu, W-Co, W-WC-Cu, W-Ag. Они обеспечивают высокую удельную массу, отличную прочность, поглощение гамма-излучения, высокую теплопроводность, низкое тепловое расширение и хорошую электропроводность.

Применение охватывает авиацию, оборону, бурение нефти, электротехнику, медицину: бронирование, радиаторы, гидравлическое балансирование, ножевые выключатели, автоматические выключатели, точечные сварки.

Заключение

Надеемся, этот обзор прояснил разнообразное применение вольфрама в сплавовых технологиях. Для более глубоких технических знаний посетите Advanced Refractory Metals (ARM), штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния, глобальный лидер по продуктам из вольфрама: порошок, проволока, тигли.