タングステン重合金（WNiFe、WNiCu）

利点:

1. 従来の機械加工が可能
2. 純粋なタングステンよりも安価
3. 純タングステンと比較して延性が向上

アプリケーション:

1. 重み
2. バラスト
3. 振動とキックバックの低減
4. X線遮蔽
5. イオンビーム開口部
6. 航空機用バッキングバー

タングステン重合金 (WHA)は、液相焼結 (LPS) によって固められたタングステン (W) 粉末と、Ni、Fe、Cu、および Co 成分からなる低融点延性相 (DP) 金属または合金で構成される二相金属複合材料の一種です。 WHA は、室温から高温までの引張強さと延性が優れていることで知られています。 さらに、ロケット ノズルなどの非常に高温の環境で使用する場合、WHA の用途には、高い質量密度が必要とされる運動エネルギー貫通体、釣合体、フライホイールなどの兵器が含まれます。 WHA は現在、核融合炉のダイバータや装甲用途に最も有望なプラズマに面する構造材料の 1 つと考えられています。 たとえば、Neu et al. 最大20MW/m2の周期プラズマ熱流束と最大2200℃の表面温度を経験した中型トカマクASDEXアップグレード施設の97W-2Ni-1Fe WHAダイバータタイルは、モノリシックWHAと比較して低い亀裂傾向を示したことが判明しました。 W の再結晶化や毛羽立ちなどのさまざまな理由により、W ダイバータの最高使用温度は約 1300 °C になる可能性があります。

従来、ＷＨＡは液相焼結法により製造されていた。 このプロセスでは、W 粉末を Ni、Fe、Cu、Co などの比較的低融点の元素粉末と混合し、油圧プレスまたは冷間静水圧プレス (CIP) のいずれかによって圧縮し、連続流の炉内で焼結します。水素。 焼結中、低融点元素が溶けて、溶けていない W 粒子を結合するマトリックスを形成します。 ある程度の量の W もマトリックスに溶解し、一次 W 粒子上に再析出して、W 粒子が丸くなり、サイズが大きくなります。 したがって、WHA の焼結微細構造は本質的に、延性があり比較的低融点のマトリックス相によって接合された丸い W 粒子から構成されます。

2 つのタングステン (W) - ニッケル (Ni) - 銅 (Cu) 合金 (WNC) と 1 つの W - Ni - 鉄 (Fe) 合金 (WNF) を、それぞれ 1783 K と 1733 K での液相焼結によって調製しました。 焼結 WNC の平均 W 粒径 (60 ～ 70 μm) は、WNF 合金 (30 μm) よりも粗かった。これは、おそらく前者の合金ではより高い焼結温度 (1783 K) が必要であったためと考えられる。 WNF のマトリックス相の体積（25 ～ 30 体積％）は、WNC のマトリックス相の体積（10 ～ 15 体積％）よりも多かった。 室温での WNF 試験片の引張特性と硬度は、WNC 試験片の引張特性と硬度よりも著しく優れていました。これは明らかに、WNF 試験片の W 粒子サイズがより微細で、連続性が低く、多孔性が低いためです。 WNC とは対照的に、WNF 試験片は張力下で W 粒子のへき開破壊によって破損しました。これは、おそらく比較的強いマトリックス相と W/マトリックスの結合が原因と考えられます。 非常に低いひずみ速度 (0.0001/s) では、WNF の引張曲線は本質的に波状でしたが、より高いひずみ速度 (0.001 ～ 1/s) では波形は見られません。 WNF 合金の引張強さと伸びは高温 (773 および 973 K) で著しく低下し、破壊は明らかに母相の弱体化により母材破壊モードに変化しました。

タングステンニッケル鉄 FeNi 1:1 ～ 1:4 の範囲の比率で複合された 1% ～ 3% の鉄と 1% ～ 7% のニッケルを含みます。 1% ～ 3% の鉄添加剤は、ニッケル銅を含むタングステン合金と比較した場合、ニッケル鉄を含むタングステン合金の顕著な違いの原因となります。 まず、タングステン・ニッケル・鉄は鉄であるため強磁性体です。 鉄は、タングステン ニッケル鉄に、比較的高い密度、融点、延性、強度などの他の特別な特性を与えます。 これらの優れた特性により、タングステン ニッケル鉄合金はタングステン ニッケル銅よりも優れた高温強度と高い冷間加工変形率を備えています。

タングステンニッケル銅 1% ～ 7% の Ni と 0.5% ～ 3% の Cu を含み、Ni と Cu の比率が 3:2 ～ 4:1 の範囲で複合されています。 非磁性と高い導電性は、ニッケル銅バインダーを含むタングステン合金の 2 つの優れた特性です。 タングステン ニッケル銅合金は、非磁性の作業条件と高い熱伝導性と電気伝導性を必要とする航空宇宙および電子デバイスなどの用途に適した材料です。