Métallurgie des poudres de tungstène
Bien que le processus Wollaston de production de platine métal à partir de poudre de platine est considéré comme la naissance de la métallurgie des poudres moderne (1808-1815), il a été le travail pionnier de WDCoolidge sur la production de fils de tungstène ductile en 1909-1913 qui a conduit à son premier Commerciale. Au fil des ans, seuls quelques changements ont été apportés à la production industrielle de tungstène métallique. La métallurgie des poudres est encore aujourd'hui la principale voie de fabrication de tungstène et d'alliage de tungstène. Contrairement à d'autres métaux réfractaires, tels que Zr, Hf, Nb ou Ta, la technologie de fusion n'a pas pris d'importance industrielle pour la production de métaux puisque la très haute température nécessaire à la fusion et la microstructure plus grossière résultante du matériau " Le traitement à la fois difficile et coûteux.
La métallurgie des poudres de tungstène comprend deux étapes: compactage et frittage.
La métallurgie des poudres de tungstène comprend l'étape 1 - compactage
La poudre de tungstène est consolidée en un compact par deux voies principales: pressage dans des matrices rigides (pressage uniaxial) et pressage isostatique dans des moules flexibles (compactage sous pression hydrostatique). D'autres techniques telles que le laminage en poudre, l'extrusion à froid, le compactage explosif, la coulée par barbotine, le compactage vibratoire ou le moulage par injection de métal n'ont pas gagné d'importance industrielle.
La poudre de tungstène n'est pas facile à compacter en raison de sa dureté relativement élevée et de sa déformation difficile. Néanmoins, dans la plupart des cas, le compactage est effectué sans lubrifiant pour éviter toute contamination par l'additif. Les comprimés résultants sont généralement suffisamment solides pour pouvoir être manipulés sans rupture. Pour l'usinage de la pièce, il doit être préalablement fritté.
La métallurgie des poudres de tungstène comprend l'étape 1 - le frittage
Afin d'augmenter la résistance des compacts verts, ils sont soumis à un traitement thermique, qui est appelé frittage. L'objectif principal du frittage est l'ordre de densification pour fournir au métal les propriétés physiques et mécaniques nécessaires et une densité qui convient pour un traitement thermomécanique ultérieur. Le frittage du tungstène s'effectue généralement dans une plage de températures allant de 2000 à 3050 ℃ sous l'écoulement de l'hydrogène, soit par frittage direct (chauffage auto-résistant), soit par frittage indirect (système de chauffage à résistance). La masse volumique ainsi obtenue doit être d'au moins 90% de la masse volumique théorique, mais elle est généralement comprise entre 92 et 98%.
La force motrice principale du frittage est l'abaissement de l'énergie libre, qui se produit lorsque les particules individuelles grandissent ensemble, les pores se rétrécissent et la surface surfacique élevée du compact (c'est-à-dire, son excès d'énergie de surface en excès) diminue. La diminution de la surface est obtenue par écoulement diffus de la matière dans le volume des pores sous l'action des forces capillaires (force de tension superficielle). Outre le rétrécissement, la récupération (changement des structures des sous-grains et de la décharge de contrainte), la recristallisation (formation de cristaux libres de contraintes à faible densité de dislocation) et la croissance des grains se produisent pendant le frittage, contribuant également à la minimisation de l'énergie libre.
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