Высокая плотность вольфрамового порошка обладает наибольшей плотностью среди всех металлических порошков благодаря необычайно высокой собственной плотности вольфрама, приближающейся к плотности золота. Это уникальное свойство позволяет разрабатывать компактные и эффективные по весу компоненты в различных отраслях, используя технологии прессования и спекания тяжелых порошков.
Обзор вольфрамовый порошок
При плотности 19,3 г/см3 в твердом состоянии вольфрам обладает огромным весом в крошечном объеме. В силу этого, вольфрамовый порошок при прессовании обеспечивает непревзойденные уровни плотности, недостижимые при использовании любого другого материала. Детали, изготовленные из вольфрамового порошка высокой плотности, находят широкое применение в сложных условиях эксплуатации.
Основные факторы, способствующие использованию вольфрамового порошка высокой плотности, включают:
- Высокая плотность, подобная драгоценным металлам, таким как золото, платина
- Удваивает плотность по сравнению со свинцом, сталью
- Позволяет создавать тяжелые, но компактные размеры и формы
- Простой путь порошковой металлургии к конечным изделиям
- Изменение свойств путем смешивания легирующих элементов
- Возможность вторичной переработки высокоценного вольфрама
Приложения, использующие плотность, охватывают балласты, блокировку излучения, инерцию, утяжеление композитов, демпфирование вибраций и миниатюризацию компонентов.
Виды вольфрамового порошка высокой плотности
Хотя все разновидности вольфрамового порошка обладают высокой плотностью, некоторые сорта и составы обеспечивают оптимальный уровень плотности после формования и спекания:
| Тип | Описание | Типичная плотность |
|---|---|---|
| Чистый вольфрам | Высокая чистота свыше 99,95% обеспечивает надежную плотность | ≥18 г/см |
| Легированный вольфрам | Небольшие добавки редкоземельных оксидов, например Y2O3, повышают плотность спекания | ≥18,5 г/см |
| Вольфрам-никель-железо | Легирование Ni-Fe обеспечивает превосходную конечную плотность | ≥18 г/см |
| Вольфрамовые тяжелые сплавы | 90-97% W со связующими фазами Ni-Cu-Fe | ≥17,5 г/см |
| Вольфрамовые композиты | Смешивается с золотом, танталом, обедненным ураном и т.д. | до 21 г/см |
Эти улучшенные составы расширяют возможности использования высокоэффективных материалов, выходя за рамки чистого вольфрама, и позволяют создавать индивидуальные комбинации свойств.
Состав вольфрамовый порошок
Высокочистый вольфрамовый порошок, подходящий для максимально возможной плотности, содержит более 99,95% вольфрама с незначительными остаточными примесями:
| Элемент | Максимальное содержание | Роль |
|---|---|---|
| Вольфрам (Вт) | 99.95% | Главный компонент |
| Углерод (C) | 100 стр. | Ингибитор роста зерна |
| Кислород (O) | 100 стр. | Поверхностный оксид |
| Медь (Cu) | 10 стр. | Остаточные следовые примеси |
| Кремнезем (Si) | 20 стр. | Примеси |
Специализированные тяжелые сплавы имеют преднамеренные легирующие добавки, такие как никель, медь, железо и т.д., а также вольфрам для дальнейшего улучшения свойств.
Свойства вольфрамовый порошок
Вольфрамовый порошок высокой плотности позволяет изготавливать детали практически сетчатой формы, отличающиеся высокой плотностью в сочетании с полезной прочностью, твердостью и термическими свойствами.
Физические свойства
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Плотность | ≥18 г/см3 |
| Температура плавления | 3380-3410°C |
| Прочность | До 1000 МПа |
| Твердость | ≥400 VPN |
| Теплопроводность | ∼175 Вт/(м-К) |
| Коэффициент теплового расширения | ∼4,5 мкм/(м-К) |
Эти характеристики обусловлены присущей вольфраму атомной структурой и делают его идеальным материалом для приложений с высокой плотностью, требующих термомеханической целостности.
Механические свойства
Тщательное прессование и спекание порошка придает ему превосходные механические свойства:
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Твердость | До 550 VPN |
| Предел текучести | ∼900 МПа |
| Прочность на разрыв | До 1000 МПа |
| Удлинение | ∼10% - 15% |
| Вязкость разрушения | ∼20 МПа√m |
| Усталостная прочность | 500 МПа |
Легирующие элементы, такие как никель, железо и т.д., способствуют повышению пластичности, вязкости и качества обработки.
Физические атрибуты
Основные физические характеристики высокой плотности вольфрама порошок полезно для дизайнеров:
| Параметр | Значение | Единица |
|---|---|---|
| Плотность | 18 - 19,3 | г/см3 |
| Электрическое сопротивление | 5.5 | μΩ-см |
| Теплопроводность | 170 | Вт/(м-К) |
| Температура плавления | 3410 | °C |
| Температура кипения | 5930 | °C |
| Удельная теплота | 132 | Дж/(кг-К) |
Сверхвысокая температура плавления и теплопроводность обеспечивают сохранение прочности и размерной целостности при экстремальных температурах.
Производство вольфрамовый порошок
Высокая плотность вольфрамового порошка изготавливается путем водородного восстановления оксида вольфрама в сочетании с измельчением частиц:
1. Концентрация руды - Природная вольфрамовая руда подвергается физическому обогащению до более высокого содержания
2. Превращение в оксид - Щелочное сбраживание и кальцинирование дает WO3
3. Восстановление водорода - Восстановление оксида при 800°C позволяет получить вольфрамовый порошок
4. Фрезерование и классификация - Контролируемое измельчение и воздушная классификация позволяют получать тонкие порошки
5. Смешивание и легирование - Чистые сорта смешиваются с ингибиторами роста зерна или легирующими элементами
6. Упаковка - Герметичные бочки или мешки сохраняют морфологию при транспортировке
Высокая химическая чистота, отличный гранулометрический состав, хорошая текучесть и стабильные свойства порошка помогают достичь максимальной конечной плотности.
Приложения вольфрамовый порошок
Некоторые основные области применения выгоды от высокой плотности вольфрамового порошка включают:
Противовесы и балласт
Отличная стабильность размеров и коррозионная стойкость в сочетании с плотностью для балансировки колес, гироскопов, актуаторов и т.д.
Радиационная защита
Вольфрамовые сплавы обеспечивают экономичную защиту от гамма- и рентгеновского излучения в ядерной, медицинской, аэрокосмической промышленности и электронике.
Гашение вибрации
Использование тяжелых вольфрамовых вставок в компонентах подавляет шум и рассеивает механические вибрации.
Взвешивающие агенты
Небольшие объемы вольфрамового порошка, включенные в такие матрицы, как полимеры, краски, керамика, цемент, увеличивают плотность.
Спортивное оборудование
Клюшки для гольфа, дротики, рыболовные приманки и стрелы, использующие преимущества компактных тяжелых порошковых смесей.
Колеса Momentum
Вольфрамовые композитные колеса обеспечивают отличную инерцию вращения в ограниченном объеме, что идеально подходит для управления положением спутника.
Электроды
Высокая температурная твердость вольфрама, сохраняющаяся при температуре плавления, помогает электродам для электроэрозионной обработки и сварочным наконечникам.
Технические характеристики
Определены основные параметры порошка вольфрама высокой плотности:
Классы
На основе распределения частиц по размерам:
| Класс | Размер частиц | Кажущаяся плотность |
|---|---|---|
| Сверхтонкий | 0,2 - 1 мкм | ≥ 9 г/см3 |
| Субмикронный | 1 - 5 мкм | ≥ 3,2 г/см3 |
| Fine | 1 - 10 мкм | ≥ 2 г/см3 |
| Средний | от 10 до 25 мкм | ∼7 - 8 г/см3 |
| Грубая | 25-45 мкм | ∼8 - 9 г/см3 |
Мелкие частицы обеспечивают более высокую конечную плотность, но ухудшают текучесть и управляемость порошка. Более крупные частицы обеспечивают лучшую прочность зеленой массы.
Стандарты
- ASTM B777 - Стандартная классификация вольфрамовых порошков и порошковых продуктов
- ISO 4499 - Металлические порошки. Определение содержания кислорода восстановительными методами
- IEC 60804 - Спецификация на порошки вольфрама и металлические порошки вольфрама для ламп
Ценообразование
Представитель цены на вольфрамовый порошок подходит для высокой плотности использования:
| Класс | Цена |
|---|---|
| Сверхтонкий | $800 - $1200 за кг |
| Субмикронный | $500 - $900 за кг |
| Fine | $100 - $250 за кг |
| Средний | $50 - $150 за кг |
| Тяжелые сплавы | $40 - $100 за кг |
Меньший размер частиц, высокая чистота, специальные легирующие добавки и меньшее количество увеличивают стоимость. Порошок из переработанного лома стоит дешевле.
Плюсы и минусы
Преимущества
- Металлический порошок самой высокой плотности
- Возможность изготовления почти сетчатой формы
- Однородная микроструктура из порошков
- Агломерация увеличивает кажущуюся плотность
- Простота формирования сложных или полых форм
- Прекурсор для специальных наноматериалов
Недостатки
- Твердость ниже, чем у карбида вольфрама, цементированного кобальтом
- Ограниченная прочность и пластичность
- Сложные характеристики обработки
- Относительно дорогие по сравнению со стальными порошками
- Большой вес увеличивает стоимость доставки
- Необходима специальная обработка тонких порошков
Понимание уникальных преимуществ и ограничений помогает использовать порошок вольфрама высокой плотности оптимально.
Поставщики
Известные торговцы и производители, поставляющие высокой плотности вольфрама и вольфрамового сплава порошки глобально включают:
| Компания | Места |
|---|---|
| Буйволиный вольфрам | Соединенные Штаты |
| Компания Вольфрам | Австрия |
| Группа Plansee | Европа |
| Вольфрам Среднего Запада | Соединенные Штаты |
| Сямыньский вольфрам | Китай |
| JX Nippon | Япония |
| Материалы Тошиба | Япония |
| GTP Шефер | Германия |
Эти корпорации поставляют надежные порошки мирового класса на коммерческие рынки.
Вопросы и ответы
| Вопрос | Отвечать |
|---|---|
| Что такое вольфрамовый порошок высокой плотности? | Вольфрамовый порошок, обладающий плотностью от 18 до 19,3 г/см3 - самой высокой среди всех металлических порошков |
| Как производится вольфрамовый порошок высокой плотности? | Сокращение очищенного оксида вольфрама в сочетании со специализированным измельчением для получения частиц желаемого размера |
| Для чего используется вольфрамовый порошок высокой плотности? | Изготовление противовесов, радиационной защиты, балласта, утяжелителей, компонентов для гашения вибрации и т.д. |
| Какие существуют разновидности порошков высокой плотности? | Чистый вольфрам, легированный вольфрам с редкоземельными оксидами, сплавы вольфрама с никелем и железом, тяжелые сплавы вольфрама и т.д. |
| Каковы преимущества вольфрамового порошка высокой плотности? | Чрезвычайная плотность в компактных объемах, не сравнимая с другими порошками; возможность изготовления сложных деталей в форме сетки |
| Каковы ограничения вольфрамовых порошков при их использовании? | Относительно более низкая твердость по сравнению с карбидом вольфрама; ограниченная вязкость и пластичность создают проблемы при обработке |
| Как вольфрамовый порошок высокой плотности сравнивается с традиционными плотными материалами, такими как свинец? | Безопаснее токсичного свинца; температура плавления выше, чем у свинца; экономически выгодная цена по сравнению с драгоценными металлами с аналогичной плотностью |
Резюме
Обладая необычайной плотностью среди элементарных металлов, порошок вольфрама высокой чистоты предлагает дизайнерам уникальные возможности для чувствительных к весу приложений, требующих компактных профилей, недостижимых ранее. Достижения в производстве порошка, прессования, спекания и вторичной обработки преодолеть ограничения хрупкости разблокировать более широкое использование. Смешивание и легирование обеспечивает дополнительную настройку физических свойств в сложных электрических, ядерных, автомобильных и аэрокосмических областях, где высокая плотность сочетается критически с прочностью, твердостью и тепловой родословной.
Поскольку устойчивые источники поддерживают надежные глобальные цепочки поставок, разработчики теперь используют экстремальные значения плотности вольфрамового порошка для обеспечения функциональности точного машиностроения в отраслях, где тяжесть и компактность вместе определяют ценность. В ближайшее десятилетие ведущие производители будут стремиться преодолеть порог плотности выше 20 г/см3, поскольку вольфрам приобретает все большее стратегическое значение.
