タングステン素材の変形挙動は何ですか？

ちょっと、そこ！タングステン素材のサプライヤーとして、私はタングステンの世界とその変形行動の世界に深く潜り込んできました。タングステンは、さまざまな業界で際立っているユニークな特徴を備えた非常に魅力的なメタルです。それでは、タングステン材料の変形挙動が何であるかを調べてみましょう。

タングステンの基本

まず、タングステンは高融点で知られています。これは、約3422°C（6192°F）のすべての金属の中で最高です。また、優れた強度と密度もあります。これらのプロパティは、航空宇宙産業や電子産業のように、高温の安定性と耐久性が必要なアプリケーションのトップ選択材料になります。

弾性変形

他の多くの材料と同様に、タングステンは、力が適用されたときに最初に弾性変形を受けます。弾性変形は可逆プロセスです。タングステンピースに少量のストレスをかけると、形状が変わりますが、ストレスを除去すると、元の形状に戻ります。

輪ゴムを伸ばすようなものだと考えてください。あまり伸ばしすぎない限り、通常のサイズに戻ります。タングステンの場合、結晶格子の原子は、弾性変形中の平衡位置からわずかに変位します。この地域のストレスと緊張の関係は直線的であり、フックの法則によって説明されています。

タングステンの弾性弾性率は非常に高いため、少量の弾性変形を引き起こすにはかなりの量の力が必要です。この高い弾性弾性率は、タングステンの剛性に寄与しているため、最小限のたわみが許容できるアプリケーションに適しています。高品質のタングステンプレート精密機械で使用されます。

プラスチック変形

印加された応力がタングステンの弾性限界を超えると、塑性変形が発生します。塑性変形は不可逆的です。タングステンクリスタル格子の原子は互いに通り過ぎ始め、転位を引き起こします。脱臼は、材料を永続的に変形させることを可能にする結晶構造の欠陥のようなものです。

タングステンでは、塑性変形は他の金属と比較してより複雑です。タングステンには、体が中心にあるキュービック（BCC）結晶構造があります。低温では、BCC金属の転位の動きが制限されているため、タングステンは非常に脆くなります。ただし、温度が上昇すると、脱臼の移動度も増加し、タングステンはより延性が高くなります。

たとえば、製造中高純度タングステンロッド、ロッドは、鍛造やローリングなどのプロセスを通じて形作られる必要がある場合があります。十分な温度では、タングステンロッドをひび割れずに希望の形状に変形させることができます。

高温度変形

高温度変形は、タングステンの行動の重要な側面です。高温では、拡散ベースのプロセスがより重要になります。拡散とは、結晶格子を通る原子の動きです。高温でのタングステンの拡散ベースの変形メカニズムには、クリープと再結晶の2つの主要なタイプがあります。

クリープ

クリープは、高温で一定の荷重下での材料の依存的な変形が遅い時間です。タングステンでは、温度が高いときに比較的低い応力でもクリープが発生する可能性があります。タングステン格子の原子はゆっくりと移動して自分自身を再配置し、材料を時間の経過とともに変形させます。

これは、タングステンのコンポーネントが、中などの長期間にわたって高温にさらされるアプリケーションでの重要な考慮事項です。タングステンの十字架高温融解プロセスで使用されます。るつぼは、高温とそれが保持する溶融物質の重量の複合効果の下で、その形状と完全性を維持する必要があります。

再結晶

再結晶は、タングステンのもう1つの高い温度現象です。変形したタングステン材料が特定の温度に加熱されると、新しいひずみ - 変形した構造内で遊離粒子が形成され始めます。これらの新しい穀物は、変形した穀物を犠牲にして成長し、材料の特性は変化します。

新しい穀物の転位が少なく、より均一であるため、再結晶はタングステンの延性を改善することができます。このプロセスは、多くの場合、熱 - タングステン製品の処理に使用され、機械的特性を強化します。

不純物と穀物サイズの影響

タングステンの変形挙動は、不純物や粒度の大きさによっても大きな影響を受ける可能性があります。不純物は、転位の動きに対する障害として機能し、材料が変形することをより困難にします。たとえば、タングステンのサンプルに不純物がある場合、脱臼は固定され、材料がより脆くなる可能性があります。

一方、穀物サイズは重要な役割を果たします。一般に、粒子のサイズが小さいほど、タングステンの強度と硬度が高くなります。ただし、非常に細かいタングステンは、特に低温では、変形中に亀裂が発生しやすい場合があります。粗い - 粒状のタングステンは、脱臼がより大きな穀物をより簡単に移動できるため、高温でより良好な延性を持つことができます。

アプリケーションと変形行動

タングステンの変形行動を理解することは、そのさまざまなアプリケーションに不可欠です。航空宇宙産業では、タングステンはタービンブレードやロケットノズルなどの部分で使用されています。タングステンの高温変形抵抗により、これらの成分が飛行中の極端な条件に耐えることができます。

エレクトロニクス業界では、高品質のタングステンプレート半導体製造で使用されます。製造プロセス中のタングステンの変形を制御する能力は、電子部品の精度と信頼性を確保するために重要です。

結論

要約すると、タングステンの変形挙動は複雑であり、温度、ストレス、不純物、穀物サイズなどの要因に依存します。低応力での弾性変形から、プラスチックの変形やクリープや再結晶などの高温プロセスまで、各側面は、さまざまなアプリケーションでタングステンがどのように振る舞うかに重要な役割を果たします。

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参照

• Askeland、Dr、＆Phulé、pp（2012）。材料の科学と工学。 Cengage Learning。
• Callister、WD、＆Rethwisch、DG（2015）。材料科学と工学：はじめに。ワイリー。