Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Utah en Salt Lake City, Utah, describe formas de mejorar la ductilidad del tungsteno.En general, se cree que el tungsteno puro y las aleaciones de tungsteno con una pequeña cantidad de aleación son frágiles a temperatura ambiente y tienen altas temperaturas de transición de dúctil a frágil (DBTT).Mejorar la ductilidad del tungsteno es de gran importancia para la producción y aplicación de tungsteno.
Aunque se han informado numerosos estudios durante décadas para mejorar la ductilidad del tungsteno, esto sigue siendo un desafío, debido en parte a una comprensión deficiente de las propiedades mecánicas del tungsteno y su dependencia de la microestructura.
La aleación de tungsteno-renio es casi el único método conocido para mejorar la ductilidad del tungsteno mediante la aleación. Aunque se ha informado de una gran cantidad de estudios en los últimos años sobre los efectos de los aditivos, incluidos óxidos, carburos y otros, el efecto de estos aditivos sobre la ductilidad del tungsteno hasta ahora no ha sido concluyente o no ha sido evidente bajo la influencia del mecanizado térmico. Usar la microestructura de partículas ultrafinas o nanocristales para mejorar la ductilidad del tungsteno es otro enfoque que parece prometedor.
El tungsteno es un metal refractario con propiedades únicas. Tiene el punto de fusión más alto entre todos los elementos, alto módulo elástico, alta densidad, alta conductividad térmica y excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura.Estas propiedades especiales hacen del tungsteno el material elegido para muchas aplicaciones. En los últimos años, el tungsteno también se ha identificado como uno de los materiales para los componentes de la superficie del plasma en los reactores de fusión debido a su alto punto de fusión, baja tasa de pulverización catódica y alta resistencia a la corrosión por pulverización iónica.
Sin embargo, una desventaja importante del tungsteno es que tiene poca ductilidad a temperatura ambiente y su ductilidad a la temperatura de transición de fragilidad (DBTT) es muy alta.La escasa ductilidad del tungsteno plantea grandes desafíos tanto para su maquinabilidad como para su rendimiento en aplicaciones exigentes.
Para mejorar la ductilidad, los investigadores sugieren que hay dos factores principales que contribuyen: la falta inherente de planos muy compactos y la mala cohesión de los límites de grano.Entre varios métodos, se ha encontrado que el maquinado térmico es el más eficiente. El DBTT del tungsteno se puede reducir de más de 700 grados a menos de 300 grados mediante laminación a una temperatura inferior a la temperatura de recristalización. Varios factores importantes contribuyen a la mejora de la ductilidad del tungsteno deformado, incluida la microestructura laminar y la alta densidad de dislocaciones después del laminado.
Para minimizar la recristalización durante el procesamiento a alta temperatura, también se utiliza el procesamiento en frío basado en técnicas de deformación tradicionales para mejorar la ductilidad del tungsteno.Debido a la temperatura de recristalización muy alta del tungsteno, el procesamiento "en frío" se puede llevar a cabo hasta aproximadamente 1400 grados.De esta forma, se puede evitar la recristalización y el crecimiento de granos de tungsteno durante la deformación, lo que da como resultado una microestructura laminar más fina y una mayor densidad de dislocaciones en el material.
El tungsteno laminado en frío a 400 grados muestra una mayor densidad de dislocaciones, límites de grano de ángulo más bajo y una mejora significativa en la resistencia, así como un DBTT más bajo, en comparación con el material laminado a alta temperatura.
Otro método bien conocido para mejorar la ductilidad del tungsteno es la aleación con renio.Se ha informado que la tensión de Peierls del tungsteno se puede reducir y se pueden facilitar superficies de deslizamiento adicionales mediante la formación de una solución sólida de tungsteno y renio a través del llamado ablandamiento de la solución. Sin embargo, el renio es un elemento raro con un alto costo, lo que hace que estas aleaciones sean demasiado costosas para muchas aplicaciones. Se ha realizado un considerable trabajo de investigación para reemplazar el renio con tantalio, vanadio, titanio u otros elementos para lograr resultados similares.
Sin embargo, hasta ahora, hay poca evidencia experimental de la efectividad de estos elementos de aleación.En los últimos años, con base en el progreso de la investigación de metales y cerámicas, se ha explorado la estructura nanocristalina o ultrafina como un método para mejorar la ductilidad del tungsteno. Para producir partículas de tungsteno nanocristalinas o ultrafinas, se han estudiado métodos de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba.
El tungsteno es un metal refractario con propiedades únicas. Tiene el punto de fusión más alto entre todos los elementos, alto módulo elástico, alta densidad, alta conductividad térmica y excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura.Estas propiedades especiales hacen del tungsteno el material elegido para muchas aplicaciones. En los últimos años, el tungsteno también se ha identificado como uno de los materiales para los componentes de la superficie del plasma en los reactores de fusión debido a su alto punto de fusión, baja tasa de pulverización catódica y alta resistencia a la corrosión por pulverización iónica.
Sin embargo, una desventaja importante del tungsteno es que tiene poca ductilidad a temperatura ambiente y su ductilidad a la temperatura de transición de fragilidad (DBTT) es muy alta.La escasa ductilidad del tungsteno plantea grandes desafíos tanto para su maquinabilidad como para su rendimiento en aplicaciones exigentes.
Para mejorar la ductilidad, los investigadores sugieren que hay dos factores principales que contribuyen: la falta inherente de planos muy compactos y la mala cohesión de los límites de grano.Entre varios métodos, se ha encontrado que el maquinado térmico es el más eficiente. El DBTT del tungsteno se puede reducir de más de 700 grados a menos de 300 grados mediante laminación a una temperatura inferior a la temperatura de recristalización. Varios factores importantes contribuyen a la mejora de la ductilidad del tungsteno deformado, incluida la microestructura laminar y la alta densidad de dislocaciones después del laminado.
Para minimizar la recristalización durante el procesamiento a alta temperatura, también se utiliza el procesamiento en frío basado en técnicas de deformación tradicionales para mejorar la ductilidad del tungsteno.Debido a la temperatura de recristalización muy alta del tungsteno, el procesamiento "en frío" se puede llevar a cabo hasta aproximadamente 1400 grados. De esta forma, se puede evitar la recristalización y el crecimiento de granos de tungsteno durante la deformación, lo que da como resultado una microestructura laminar más fina y una mayor densidad de dislocaciones en el material.
El tungsteno laminado en frío a 400 grados muestra una mayor densidad de dislocaciones, límites de grano de ángulo más bajo y una mejora significativa en la resistencia, así como un DBTT más bajo, en comparación con el material laminado a alta temperatura.
Otro método bien conocido para mejorar la ductilidad del tungsteno es la aleación con renio. Se ha informado que la tensión de Peierls del tungsteno se puede reducir y se pueden facilitar superficies de deslizamiento adicionales mediante la formación de una solución sólida de tungsteno y renio a través del llamado ablandamiento de la solución. Sin embargo, el renio es un elemento raro con un alto costo, lo que hace que estas aleaciones sean demasiado costosas para muchas aplicaciones. Se ha realizado un considerable trabajo de investigación para reemplazar el renio con tantalio, vanadio, titanio u otros elementos para lograr resultados similares.
Sin embargo, hasta ahora, hay poca evidencia experimental de la efectividad de estos elementos de aleación. En los últimos años, con base en el progreso de la investigación de metales y cerámicas, se ha explorado la estructura nanocristalina o ultrafina como un método para mejorar la ductilidad del tungsteno. Para producir partículas de tungsteno nanocristalinas o ultrafinas, se han estudiado métodos de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba.
