Liga pesada de tungstênio (WNiFe, WNiCu)

Vantagens:

1. Capaz de ser usinado convencionalmente
2. Menos caro que o tungstênio puro
3. Dutilidade melhorada em comparação com o tungstênio puro

Formulários:

1. Pesos
2. Lastro
3. Redução de vibração e retrocesso
4. Blindagem de raios X
5. Aberturas de feixe de íons
6. Barras de apoio para aeronaves

Ligas pesadas de tungstênio (WHAs) são uma classe de compósitos metálicos bifásicos compostos de pós de tungstênio (W) consolidados por sinterização em fase líquida (LPS) com metais ou ligas de fase dúctil (DP) de ponto de fusão mais baixo consistindo de constituintes de Ni, Fe, Cu e Co. Os WHAs são conhecidos por sua boa resistência à tração e ductilidade em ambientes a altas temperaturas. Além disso, para uso em ambientes de temperaturas muito altas, como bocais de foguetes, as aplicações dos WHAs incluem material bélico, como penetradores de energia cinética, contrapesos e volantes, onde são necessárias altas densidades de massa. Os WHAs são agora considerados um dos materiais estruturais voltados para plasma mais promissores para aplicações de desviadores e armaduras de reatores de fusão. Por exemplo, Neu et al. descobriram que telhas divertoras WHAs 97W-2Ni-1Fe na instalação de atualização ASDEX de tokamak de tamanho médio que experimentou um fluxo de calor de plasma cíclico de até 20 MW/m2 e temperaturas de superfície de até 2.200 °C, mostraram uma tendência de rachaduras mais baixa em comparação com W monolítico. . Por várias razões, como recristalização de W e formação de penugem, as temperaturas máximas de serviço para desviadores de W são provavelmente de ≈1300 °C.

WHAs são produzidos convencionalmente pelo método de sinterização em fase líquida. Neste processo, o pó W é misturado com pós elementares de ponto de fusão relativamente baixo, como Ni, Fe, Cu, Co, etc., compactado por prensa hidráulica ou prensa isostática a frio (CIP) e sinterizado em um forno com fluxo contínuo de hidrogênio. Durante a sinterização, os elementos de menor ponto de fusão fundem e formam a matriz que une as partículas W não fundidas. Alguma quantidade de W também é dissolvida na matriz e reprecipitada nas partículas primárias de W, o que torna os grãos W arredondados e maiores em tamanho. Assim, a microestrutura sinterizada dos WHAs consiste essencialmente em grãos W arredondados cimentados por uma fase de matriz dúctil e de ponto de fusão relativamente baixo.

Duas ligas de tungstênio (W)-níquel (Ni)-cobre (Cu) (WNCs) e uma liga W-Ni-ferro (Fe) (WNF) foram preparadas por sinterização em fase líquida a 1783 K e 1733 K, respectivamente. O tamanho médio do grão W nos WNCs sinterizados (60-70 μm) foi mais grosso do que na liga WNF (30 μm), possivelmente devido à temperatura de sinterização mais alta (1783 K) necessária para as primeiras ligas. O volume da fase matriz no WNF (25–30 vol.%) foi maior do que nos WNCs (10–15 vol.%). As propriedades de tração e dureza das amostras WNF à temperatura ambiente foram significativamente superiores às das amostras WNC, aparentemente devido ao tamanho de grão W mais fino, menor contiguidade e porosidade nas primeiras. As amostras WNF, em contraste com as WNCs, falharam sob tensão por fratura por clivagem do grão W, possivelmente devido à fase de matriz relativamente mais forte e à ligação W/matriz. Em taxas de deformação muito baixas (0,0001/s), a curva de tração do WNF era de natureza ondulada, mas estas estavam ausentes em taxas de deformação mais altas (0,001 a 1/s). A resistência à tração e o alongamento da liga WNF deterioraram-se notavelmente em temperaturas mais altas (773 e 973 K), e a fratura mudou para o modo de falha da matriz, aparentemente devido ao enfraquecimento da fase da matriz.

Ferro níquel tungstênio contém 1% a 3% de ferro e 1% a 7% de níquel composto em proporções que variam de FeNi 1:1 a 1:4. O aditivo de 1% a 3% de ferro é responsável por diferenças significativas nas ligas de tungstênio contendo níquel-ferro, comparando as ligas de tungstênio contendo níquel-cobre. Primeiro, o ferro-níquel-tungstênio é um material ferromagnético por causa do ferro. O ferro confere outros atributos especiais ao ferro-níquel-tungstênio, como densidade, ponto de fusão, ductilidade e resistência comparativamente mais altos. Em virtude dessas excelentes propriedades, as ligas de tungstênio-níquel-ferro têm melhor resistência a altas temperaturas e maior taxa de deformação por trabalho a frio do que o tungstênio-níquel-cobre.

Cobre Níquel Tungstênio contém 1% a 7% de Ni e 0,5% a 3% de Cu compostos em proporções que variam de Ni para Cu 3:2 a 4:1. Não magnética e alta condutividade são duas propriedades excelentes das ligas de tungstênio com ligantes de níquel e cobre. As ligas de cobre e níquel de tungstênio são materiais preferidos em aplicações como dispositivos aeroespaciais e eletrônicos que exigem condições de trabalho não magnéticas e altas condutividades térmicas e elétricas.