Disipador de calor de aleación de tungsteno-renio

Descripción del Producto

Aleación de tungsteno y renio

Una aleación reforzada de solución sólida compuesta por elemento de tungsteno y elemento de renio.

La aleación de tungsteno-renio es una aleación reforzada de solución sólida compuesta por un elemento de tungsteno y un elemento de renio. El contenido de renio comúnmente utilizado (fracción de masa, porcentaje) en la aleación es 3, 5, 10, 25 y 26. Se divide en aleación W-Re de bajo contenido (Re menor o igual al 5 por ciento) y aleación W-Re de alto contenido ( Re mayor o igual al 15 por ciento).

Figura 1

La aleación de tungsteno-renio es una aleación reforzada de solución sólida compuesta por un elemento de tungsteno y un elemento de renio. El contenido de renio comúnmente utilizado (fracción de masa, porcentaje) en la aleación es 3, 5, 10, 25 y 26. Se divide en aleación W-Re de bajo contenido (Re menor o igual al 5 por ciento) y aleación W-Re de alto contenido ( Re mayor o igual al 15 por ciento). Cuando el contenido de Re en la aleación supera el 26 por ciento, la aleación W-Re precipitará una fase σ quebradiza.

De acuerdo con el método de preparación, el método de fortalecimiento y las materias primas seleccionadas a base de tungsteno, la clasificación de las aleaciones de tungsteno-renio se muestra en la Figura 1.

Los principales materiales de procesamiento de la aleación de tungsteno-renio son el alambre y la lámina. La seda representa la gran mayoría. Utilizado principalmente como materiales estructurales de alta temperatura.

La aleación de tungsteno-renio tiene mejores propiedades mecánicas y ductilidad que el tungsteno puro y tiene una alta resistividad, por lo que tiene mejor procesabilidad y soldabilidad. La aleación de tungsteno-renio que contiene un 3 por ciento de renio se puede utilizar como metal central del filamento del tubo de electrones, el alambre de rejilla y el cátodo de calentamiento directo. La aleación de tungsteno-renio que contiene torio, es decir, aleación de tungsteno-renio toriada, se utiliza como cátodo de calentamiento directo de un tubo de lanzamiento grande, y su rendimiento es mejor que el de un cátodo de tungsteno toriado, y no es fácil de deformar a alta temperatura el

La chatarra de aleación de tungsteno-renio es principalmente aleación de tungsteno-renio, y también incluye aleación de molibdeno-renio. Los métodos para recuperar renio de la aleación de tungsteno-renio de desecho incluyen el método de biogénesis oxidativa y el método de intercambio iónico de descomposición por fusión de salitre.

Proceso de producción

Figura 2

Hay dos métodos para producir una aleación de tungsteno-renio: pulvimetalurgia y fundición. El proceso de producción se muestra en la Figura 2. En la producción real, domina el método de pulvimetalurgia. El prensado isostático y la sinterización por calentamiento por inducción de frecuencia media pueden obtener piezas en blanco de aleación de alta calidad con la mejor uniformidad y consistencia.

Preparación de polvo de tungsteno renio

figura 3

El método de preparación de polvo prealeado de tungsteno-renio es la clave para la uniformidad de la composición de la aleación. La comparación de varios métodos de prealeación se muestra en la Figura 3.

Preparación de palanquilla

El compacto de aleación puede fabricarse mediante formación de moldes de acero o prensado isostático en frío, y el compacto se sinteriza en un lingote denso con una densidad relativa del 85 al 95 por ciento en un horno de fusión vertical con paso de hidrógeno, un horno de frecuencia intermedia con paso de hidrógeno. o un horno de resistencia de paso de hidrógeno. También hay lingotes fabricados por prensado isostático en caliente.

Procesando

Figura 4

Los lingotes sinterizados se convierten en diferentes tipos de materiales procesados, como varillas, alambres, placas, láminas y tiras, a través de diferentes métodos de procesamiento (forjado giratorio, laminado, trefilado, etc.). La composición de la aleación de tungsteno-renio con buen rendimiento de procesamiento es W-(18~26)Re. La temperatura de forja óptima recomendada para el procesamiento de aleaciones es de 1500 grados y la temperatura de recocido es de 1600~1800 grados. Para aleaciones con contenido de Re > 26 por ciento, el contenido de fase sigma permitido es limitado. Aunque la precipitación de esta segunda fase conduce al endurecimiento del material, su procesabilidad sigue siendo muy buena. Aleaciones con contenido de Re<18% can be processed smoothly, but require a higher initial processing temperature.

El alambre es el principal material de procesamiento de la aleación w-Re. Los grados de alambre de tungsteno-renio en mi país se clasifican según diferentes propiedades, y la composición química se muestra en la Figura 4.

Figura 5

El método de refuerzo compuesto es un método eficaz para mejorar aún más las propiedades mecánicas a alta temperatura de las aleaciones W-Re. La adición de partículas de Hfc o la adición de partículas de ThO2 a la aleación es el método compuesto más común, y los sistemas de aleación preparados incluyen el sistema W-He-Hf-C y W-He-ThO₂sistema. La distribución de partículas en la aleación cambia continuamente con el proceso de procesamiento. La figura 6 atlas (a) muestra la microestructura del cambio de distribución de partículas de Hfc en la varilla de aleación W-24.5Re-2Hfc. Después del prensado isostático en caliente (varilla ∅ 41 mm), la densidad relativa de la aleación alcanza el 99 por ciento, y las partículas en la estructura compacta se distribuyen en límites de grano y granos (como se muestra en la Figura 6 (a)), y en el calor posterior proceso de estampado En Hfc, cuando la tasa de deformación alcanza el 62 por ciento, la fase σ aparece en la estructura y las partículas de Hfc se concentran en el límite de grano (Figura 6, atlas (b)). La mejora de las propiedades mecánicas a alta temperatura de la aleación se muestra en la Figura 6 (c). Figura 6 Atlas (d) y (e) son la comparación de la microestructura de la aleación W-Re, W-Re-ThO₂ aleación y aleación W-Re-Hfc después del recocido 2500K. Se puede observar que diferente La morfología que presenta al agregar partículas no es la misma.

Actuación

La aleación de tungsteno-renio tiene una serie de excelentes propiedades, como alto punto de fusión, alta resistencia, alta dureza, alta plasticidad, alta temperatura de recristalización, alta resistividad, alto valor de potencial termoeléctrico, baja presión de vapor, baja función de trabajo de electrones y baja extensión Frágil temperatura de transición. Las propiedades de las aleaciones típicas de tungsteno-renio se muestran en la Figura 7 (a) a la derecha. Se puede ver en la figura de la derecha de la Figura 7 que la temperatura de recristalización del renio dopado es mucho más alta que la del renio de tungsteno puro.

Figura 7

Las propiedades de tracción a alta temperatura de varias aleaciones de tungsteno-renio se muestran en la Figura 7 (b) a la derecha. Se puede ver en la Figura 7 que las propiedades de tracción de estas aleaciones son mucho más altas que las del tungsteno puro a alrededor de 1500 grados. El ejemplo de agregar Hfc para mejorar las propiedades mecánicas a alta temperatura de la aleación de tungsteno-renio se muestra en la Figura 7 (c) de la sección de microestructura anterior.

Solicitud

Tanto el tungsteno como el renio son metales refractarios que se utilizan ampliamente en aplicaciones de alta temperatura. Pero también tienen desventajas, el tungsteno puro es frágil y la temperatura de recristalización es muy baja; el renio puro tiene un rendimiento de procesamiento deficiente y es costoso. De modo que su rango de aplicación es muy limitado. El tungsteno y el renio se convierten en aleaciones de tungsteno-renio con varios componentes. Estas aleaciones superan las deficiencias del tungsteno puro y el renio puro, y tienen muchas propiedades excelentes, como alto punto de fusión, alta resistencia, alta dureza, alta plasticidad, alta resistividad y alta temperatura de recristalización, alto valor de potencial termoeléctrico, baja presión de vapor, baja función de trabajo de electrones y baja temperatura de transición plástico-frágil, etc. Al mismo tiempo, también tienen una excelente resistencia al rendimiento de reacción del "ciclo del agua", y el precio es 75 ~ más bajo que el renio puro 95 por ciento.

Por lo tanto, las aleaciones de tungsteno-renio se han utilizado ampliamente en tecnología electrónica, control térmico, tecnología nuclear moderna y tecnología aeroespacial, medición de temperatura, instrumentación, electrodomésticos y otros departamentos de ciencia y tecnología de vanguardia. En particular, el alambre de aleación de tungsteno-renio se combina en un termopar, que tiene un alto potencial termoeléctrico y sensibilidad, y tiene un amplio rango de medición de temperatura, velocidad de respuesta rápida y buena resistencia a la corrosión. Es un buen material de detección térmica en el campo de la medición de temperatura. Dado que los termopares de tungsteno-renio reemplazan a los termopares de platino-rodio es la tendencia general.

• Aplicación en tecnología de vacío eléctrico

Los principales requisitos de rendimiento para tubos electrónicos, cinescopios y filamentos de bombillas son:

① Buena ductilidad a baja temperatura (es decir, buena formabilidad de bobinado de alambre de una sola vez). El filamento procesado se enrolla, dobla o retuerce en filamentos de diversas formas y tamaños, que deben tener un buen aislamiento entre sí, baja temperatura de transición entre plástico y fragilidad, buena uniformidad y consistencia;

② El recocido a baja temperatura tiene buena ductilidad (es decir, buena conformabilidad del devanado secundario). Las partes del filamento después del bobinado primario deben recocerse para fijar la forma y el tamaño de las partes. Generalmente, el recocido se lleva a cabo dentro del rango de temperatura de la recristalización primaria del alambre. Solo los alambres con buena ductilidad de recocido a baja temperatura pueden cumplir con los requisitos de bobinado secundario (filamento de doble hélice) o bobinado y plegado múltiple;

⑧ Buena ductilidad a alta temperatura (es decir, ductilidad después de la recristalización secundaria). Durante el proceso de extracción del cable del núcleo, transporte e instalación del tubo, debe someterse a vibraciones e impactos, y el filamento con poca ductilidad se destruirá. El filamento terminado debe usarse a alta temperatura y el filamento debe mantenerse en la forma requerida durante el uso;

④El rendimiento anti-flacidez a alta temperatura es bueno. Dado que la mayor parte del filamento existe en forma de espiral, el filamento es más largo y tiene cierta calidad. Para mantener el tono sin cambios durante el uso, la resistencia al pandeo a altas temperaturas es la clave.

• Utilizado como material de contacto eléctrico

Muchos materiales de contacto se usan comúnmente en interruptores eléctricos, como contactos de bocina de automóvil y contactos de encendido, contactos de regulador de voltaje, contactos telefónicos, varios contactos de interruptores eléctricos, etc. Cuando funciona, cada par de contactos tiene las características de fricción mutua, corrosión por chispa y contacto de alta frecuencia. Por lo tanto, el material de contacto debe cumplir con los siguientes requisitos: ①La resistencia de contacto del material es pequeña, ②La característica de voltios-amperios del arco es pequeña, ⑧La tasa de erosión por inmersión es pequeña.

Los metales que se pueden utilizar como materiales de contacto son: cobre, plata, platino, rodio, iridio, tungsteno, molibdeno, renio, aleación de tungsteno-cobre, aleación de tungsteno-plata, aleación de tungsteno-mentón y aleación de alta gravedad específica. El tungsteno, el molibdeno, el renio y sus aleaciones se han utilizado ampliamente en contactos de claxon y contactos de encendido de automóviles. El uso de la aleación de tungsteno-renio como material de contacto es todavía un producto desarrollado en los últimos años. Se puede comparar con los contactos de platino, iridio, rodio y otros metales preciosos.

• Utilizado como material de termopar

Los alambres de aleación de tungsteno-renio de varias composiciones se pueden emparejar en termopares de tungsteno-renio. Los termopares de tungsteno-renio ampliamente utilizados en la práctica industrial incluyen: W/W-26Redopado, W-3Re/W-25Re, W-5Re/W{{7 }}Re y W-5Re/W-26Re y otros termopares de tungsteno-renio. Tienen un alto valor de potencial termoeléctrico y alta sensibilidad, potencial termoeléctrico: la relación de correspondencia de temperatura es buena linealidad, alta temperatura de medición (hasta 2800 grados), alta precisión (la desviación permitida es ±{{ 17}}.25 por ciento t, ±0.5 por ciento t y ±0.5 por ciento t y ± 1 por ciento t y otros tres).

Los termopares de tungsteno-renio se utilizan principalmente para la medición de temperatura en vacío, atmósfera reductora y atmósfera inerte para medición de temperatura y campo de alta temperatura. Tomar algunas medidas especiales de antioxidación en una atmósfera oxidante puede reemplazar el termopar de platino-rodio para medir la temperatura. El precio del termopar de tungsteno-renio es de 12 a 18 veces más bajo que el del termopar de platino-germanio. La medición de temperatura del termopar de tungsteno-renio en lugar del termopar de platino-rodio tiene beneficios económicos obvios, y la gente le ha prestado cada vez más atención.

• Otras aplicaciones

(1) materiales estructurales de alta temperatura

Las aleaciones de tungsteno-renio utilizadas en vehículos aeroespaciales incluyen: escudos térmicos, partes periféricas de toberas de cohetes, partes de conos, recubrimientos para motores o partes de motores. Contenedores de aleación de tungsteno-renio y materiales de crisol calentados a 2000 grados sin reacción para refinar uranio. Las aleaciones de tungsteno-renio se utilizan para elementos calefactores y escudos térmicos de hornos de alta temperatura, crisoles para evaporar metales de alta pureza y resortes, tornillos, tuercas, varillas de soporte y bielas en campos de alta temperatura, que tienen buena plasticidad.

(2) materiales resistentes al desgaste

Debido a que la aleación de tungsteno-renio tiene alta dureza, alta resistencia, buena resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión, puede usarse para hacer agujas de impresión de impresoras y su vida útil puede llegar a 100 millones de veces. Además, también puede fabricar puntas, martillos de centro de gravedad y piezas resistentes al desgaste de instrumentos topográficos y cartográficos.

(3) Material del electrodo

Las varillas de aleación de tungsteno-renio que contienen partículas dispersas de óxido de torio, circonia y óxido de cerio se utilizan para electrodos de máquinas de soldadura por arco de argón y electrodos de fusión de hornos de arco eléctrico no consumibles. Es resistente a altas temperaturas y a la ablación, y tiene una larga vida útil.

Proceso de moldeo por inyección de metal

Sistemas de Detección