Alliages de tungstène à haute densité pour un blindage gamma-ray efficace

Au-delà du bien connu alliage tungstène-nickel-fer (W-Ni-Fe), les solutions de blindage gamma-ray utilisent également des alliages tungstène-cuivre (W-Cu). Les deux systèmes ont le tungstène comme phase dure principale, mais leurs métaux de liaison, étapes de fabrication et propriétés résultantes diffèrent considérablement.

1. Production de l'alliage W-Ni-Fe

Les poudres de tungstène, nickel et fer sont mélangées par broyage à boulets humide, puis séchées pour former un mélange homogène. Le polyvinylpyrrolidone est dissous dans de l'éthanol anhydre et ajouté au mélange de poudre, assurant un revêtement uniforme. Le mélange est ensuite moulé et pressé à froid en une plaque verte à température contrôlée.

La plaque verte subit un traitement micro-ondes de 2 à 5 heures dans de l'éthanol anhydre, suivi de rinçage et séchage pour produire une dalle poreuse. Plusieurs plaques poreuses sont consolidées sous pression hydraulique pour créer un corps vert, qui est ensuite fritté par frittage en phase liquide pour obtenir une plaque d'alliage préfabriquée.

Un traitement de surface final — pulvérisation de la plaque préfabriquée avec de la poudre mélangée supplémentaire, laminage et polissage — produit un alliage tungstène-nickel-fer lisse et à haute densité. Cette méthode résout les faibles rendements de traitement des approches antérieures en exploitant le remplissage de couches décalées et une stratégie de pressage sur plaque perforée, éliminant le besoin d'un agent de formage séparé.

2. Production de l'alliage W-Cu

Les alliages tungstène-cuivre à haute densité sont fabriqués par moulage par injection. Des poudres de nickel, cuivre ou fer (taille de particule 1–5 µm) sont mélangées avec des poudres de tungstène de 0,5–2 µm et 5–15 µm. Le mélange est combiné avec 25–30 % de liant organique — comme la paraffine ou le polyméthacrylate — avant injection. L'élimination du liant se fait par nettoyage à la vapeur et irradiation, et la pièce verte est frittée sous atmosphère d'hydrogène pour atteindre la densité finale.

Les alliages W-Ni-Fe et W-Cu offrent tous deux une haute densité, dureté, résistance à l'usure et protection contre la corrosion. L'alliage W-Ni-Fe présente généralement une ténacité et une résistance légèrement supérieures, tandis que la variante W-Cu reste une option viable pour les applications de blindage gamma-ray.

Conclusion

Nous espérons que cet aperçu clarifie les voies de fabrication et les caractéristiques de performance des alliages de tungstène utilisés dans le blindage gamma-ray. Pour une compréhension plus approfondie du tungstène, molybdène, tantale, rhénium, titane ou zirconium, visitez Advanced Refractory Metals (ARM).

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