Um estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Utah em Salt Lake City, Utah, descreve maneiras de melhorar a ductilidade do tungstênio.Acredita-se geralmente que as ligas de tungstênio puro e de tungstênio com uma pequena quantidade de liga são frágeis à temperatura ambiente e têm altas temperaturas de transição dúctil para frágil (DBTT).Melhorar a ductilidade do tungstênio é de grande importância para a produção e aplicação de tungstênio.
Embora numerosos estudos tenham sido relatados ao longo das décadas para melhorar a ductilidade do tungstênio, isso continua sendo um desafio, em parte devido a uma má compreensão das propriedades mecânicas do tungstênio e sua dependência da microestrutura.
A liga de tungstênio - rênio é quase o único método conhecido para melhorar a ductilidade do tungstênio por liga. Embora um grande número de estudos tenha sido relatado nos últimos anos sobre os efeitos de aditivos, incluindo óxidos, carbonetos e outros, o efeito desses aditivos na ductilidade do tungstênio até agora tem sido inconclusivo ou não óbvio sob a influência da usinagem térmica. Usar a microestrutura de partículas ultrafinas ou nanocristais para melhorar a ductilidade do tungstênio é outra abordagem que parece promissora.
O tungstênio é um metal refratário com propriedades únicas. Possui o maior ponto de fusão entre todos os elementos, alto módulo de elasticidade, alta densidade, alta condutividade térmica e excelentes propriedades mecânicas em alta temperatura.Essas propriedades especiais fazem do tungstênio o material de escolha para muitas aplicações. Nos últimos anos, o tungstênio também tem sido identificado como um dos materiais para componentes de superfície de plasma em reatores de fusão devido ao seu alto ponto de fusão, baixa taxa de pulverização catódica e alta resistência à corrosão por ionosputeração.
No entanto, uma grande desvantagem do tungstênio é que ele tem pouca ductilidade à temperatura ambiente, e sua ductilidade à temperatura de transição de fragilidade (DBTT) é muito alta.A baixa ductilidade do tungstênio apresenta grandes desafios tanto para sua usinabilidade quanto para seu desempenho em aplicações severas.
Para melhorar a ductilidade, os pesquisadores sugerem que existem dois fatores principais que contribuem: a falta inerente de planos bem compactados e a baixa coesão dos contornos de grão.Entre vários métodos, a usinagem térmica tem se mostrado o mais eficiente. O DBTT de tungstênio pode ser reduzido de mais de 700 graus para menos de 300 graus rolando a uma temperatura inferior à temperatura de recristalização. Vários fatores importantes contribuem para a melhoria da ductilidade do tungstênio deformado, incluindo microestrutura lamelar e alta densidade de deslocamento após a laminação.
A fim de minimizar a recristalização durante o processamento em alta temperatura, o processamento a frio baseado em técnicas tradicionais de deformação também é usado para melhorar a ductilidade do tungstênio.Devido à temperatura de recristalização muito alta do tungstênio, o processamento "a frio" pode ser realizado até cerca de 1400 graus.Desta forma, a recristalização e o crescimento de grãos de tungstênio durante a deformação podem ser evitados, resultando em uma microestrutura lamelar mais fina e maior densidade de deslocamento no material.
O tungstênio laminado a frio a 400 graus mostra maior densidade de deslocamento, mais contornos de grão de ângulo baixo e uma melhoria significativa na resistência, bem como um DBTT menor, em comparação com o material laminado de alta temperatura.
Outro método bem conhecido de melhorar a ductilidade do tungstênio é a liga com rênio.Foi relatado que a tensão de Peierl de tungstênio pode ser reduzida e superfícies de deslizamento adicionais podem ser facilitadas pela formação de uma solução sólida de tungstênio e rênio através do chamado amolecimento da solução. No entanto, o rênio é um elemento raro e de alto custo, tornando essas ligas muito caras para muitas aplicações. Um trabalho de pesquisa considerável foi direcionado para substituir o rênio por tântalo, vanádio, titânio ou outros elementos para alcançar resultados semelhantes.
Até agora, no entanto, há pouca evidência experimental para a eficácia desses elementos de liga.Nos últimos anos, com base no progresso da pesquisa de metais e cerâmicas, a estrutura nanocristalina ou ultrafina tem sido explorada como um método para melhorar a ductilidade do tungstênio. Para produzir partículas nanocristalinas ou ultrafinas de tungstênio, métodos de cima para baixo e de baixo para cima têm sido estudados.
O tungstênio é um metal refratário com propriedades únicas. Possui o maior ponto de fusão entre todos os elementos, alto módulo de elasticidade, alta densidade, alta condutividade térmica e excelentes propriedades mecânicas em alta temperatura.Essas propriedades especiais fazem do tungstênio o material de escolha para muitas aplicações. Nos últimos anos, o tungstênio também tem sido identificado como um dos materiais para componentes de superfície de plasma em reatores de fusão devido ao seu alto ponto de fusão, baixa taxa de pulverização catódica e alta resistência à corrosão por ionosputeração.
No entanto, uma grande desvantagem do tungstênio é que ele tem pouca ductilidade à temperatura ambiente, e sua ductilidade à temperatura de transição de fragilidade (DBTT) é muito alta.A baixa ductilidade do tungstênio apresenta grandes desafios tanto para sua usinabilidade quanto para seu desempenho em aplicações severas.
Para melhorar a ductilidade, os pesquisadores sugerem que existem dois fatores principais que contribuem: a falta inerente de planos bem compactados e a baixa coesão dos contornos de grão.Entre vários métodos, a usinagem térmica tem se mostrado o mais eficiente. O DBTT de tungstênio pode ser reduzido de mais de 700 graus para menos de 300 graus rolando a uma temperatura inferior à temperatura de recristalização. Vários fatores importantes contribuem para a melhoria da ductilidade do tungstênio deformado, incluindo microestrutura lamelar e alta densidade de deslocamento após a laminação.
A fim de minimizar a recristalização durante o processamento em alta temperatura, o processamento a frio baseado em técnicas tradicionais de deformação também é usado para melhorar a ductilidade do tungstênio.Devido à temperatura de recristalização muito alta do tungstênio, o processamento "a frio" pode ser realizado até cerca de 1400 graus. Desta forma, a recristalização e o crescimento de grãos de tungstênio durante a deformação podem ser evitados, resultando em uma microestrutura lamelar mais fina e maior densidade de deslocamento no material.
O tungstênio laminado a frio a 400 graus mostra maior densidade de deslocamento, mais contornos de grão de ângulo baixo e uma melhoria significativa na resistência, bem como um DBTT menor, em comparação com o material laminado de alta temperatura.
Outro método bem conhecido de melhorar a ductilidade do tungstênio é a liga com rênio. Foi relatado que a tensão de Peierl de tungstênio pode ser reduzida e superfícies de deslizamento adicionais podem ser facilitadas pela formação de uma solução sólida de tungstênio e rênio através do chamado amolecimento da solução. No entanto, o rênio é um elemento raro e de alto custo, tornando essas ligas muito caras para muitas aplicações. Um trabalho de pesquisa considerável foi direcionado para substituir o rênio por tântalo, vanádio, titânio ou outros elementos para alcançar resultados semelhantes.
Até agora, no entanto, há pouca evidência experimental para a eficácia desses elementos de liga. Nos últimos anos, com base no progresso da pesquisa de metais e cerâmicas, a estrutura nanocristalina ou ultrafina tem sido explorada como um método para melhorar a ductilidade do tungstênio. Para produzir partículas nanocristalinas ou ultrafinas de tungstênio, métodos de cima para baixo e de baixo para cima têm sido estudados.
