Gambaran umum tentang bubuk logam tungsten
Serbuk logam tungsten mengacu pada bahan partikulat halus yang terutama terdiri dari unsur tungsten untuk digunakan dalam berbagai aplikasi industri. Sifat-sifat utamanya meliputi kepadatan yang sangat tinggi, kekuatan, kekerasan, dan daya tahan suhu tinggi.
Aplikasi umum dari bubuk tungsten meliputi:
- Komposit tungsten karbida
- Paduan berat tungsten
- Lapisan semprotan termal
- Manufaktur aditif
- Kontak listrik
- Pelindung radiasi
Tungsten dianggap sebagai bahan baku penting karena kinerjanya yang unik dikombinasikan dengan dinamika pasokan yang genting. Lanjutkan membaca untuk mempelajari lebih lanjut tentang spesifikasi, pemrosesan, harga, dan penggunaan bubuk tungsten.
Jenis bahan bubuk logam tungsten
Serbuk logam tungsten hadir dalam beberapa komposisi utama:
| Jenis | Nilai Khas | Komposisi |
|---|---|---|
| Tungsten Murni | Kemurnian 99,9%, 99,99% | Unsur tungsten dengan batas pengotor |
| Tungsten yang Terdispersi Oksida | Penambahan Y2O3 | Tungsten dengan nanopartikel yttrium oksida 0,5-1% |
| Tungsten yang didoping | Lantanum atau dopan lainnya | Tungsten dengan penghambat pertumbuhan butir tambahan <level 1% |
Tabel 1: Kategori material umum untuk serbuk logam tungsten tergantung pada kebutuhan aplikasi
Dopan atau aditif oksida khusus membantu menyesuaikan sifat serbuk selama konsolidasi menjadi komponen pengguna akhir dan komponen yang membutuhkan stabilitas pada suhu tinggi.
Properti Utama
| Properti | Nilai Khas | Signifikansi |
|---|---|---|
| Kepadatan | 19,3 g/cc | Memberikan pemblokiran massa dan radiasi yang sangat baik |
| Titik Leleh | 3410 ° C. | Mempertahankan kekuatan pada suhu ekstrem di mana sebagian besar logam mengalami kegagalan |
| Kekuatan Tarik Tertinggi | 550-620 MPa | Bahan yang relatif rapuh dengan keuletan tarik sedang |
| Kekerasan | HV 300-350 | Lebih keras dari baja perkakas |
| Modulus Young | 350-410 GPa | Kaku, tahan terhadap defleksi |
| Konduktivitas Termal | 165 W/mK | Berguna dalam komponen manajemen termal yang beroperasi pada suhu tinggi |
Tabel 2: Gambaran umum tentang sifat mekanik dan fisik yang ditunjukkan oleh serbuk logam tungsten dan paduan terkonsolidasi
Ketahanan suhu yang tak tertandingi dikombinasikan dengan densitas mendorong adopsi dalam aplikasi energi, kedirgantaraan, pertahanan dan elektronik yang menuntut.
Karakteristik Partikel dari bubuk logam tungsten
Morfologi serbuk tungsten yang khas:
| Parameter | Detail |
|---|---|
| Kemurnian | Tersedia 99,9% hingga 99,999% |
| Bentuk partikel | Tidak teratur, bersudut |
| Distribusi ukuran | Tipikal 1 hingga 100 mikron |
| Kandungan oksigen | <100 ppm |
| Tingkat oksida permukaan | Ketebalan <50 nm |
Tabel 3: Metrik kualitas serbuk untuk serbuk logam tungsten yang digunakan dalam berbagai proses konsolidasi
Perhatian harus diberikan untuk mencegah oksidasi selama penanganan bubuk. Bahan kimia yang disesuaikan dengan target densitas bagian akhir dan struktur butiran.
Proses Produksi
- Metode utama untuk menghasilkan bubuk logam tungsten:
- Pengurangan Hidrogen (Hidrogen digunakan untuk mengubah bahan baku oksida menjadi bubuk)
- Pengurangan Proses Termit (Reaksi oksida-logam eksotermik menghasilkan bubuk)
- Proses mekanis sekunder:
- Penggilingan Jet (Bahan baku dihancurkan menjadi partikel-partikel halus melalui tabrakan)
- Proses Elektroda Berputar (Pemintalan elektroda dan disintegrasi lelehan)
- Teknik konsolidasi bagian serbuk yang khas:
- Pengepresan Isostatik Panas
- Sintering
- Manufaktur Aditif (SLM, EBM)
- Pertimbangan lingkungan dan penanganan:
- Penyimpanan inert secara nominal <40°C di bawah argon
- Penanganan kotak sarung tangan untuk mencegah oksidasi
Aplikasi dari bubuk logam tungsten
Penggunaan utama serbuk logam tungsten di seluruh industri:
| Segmen | Aplikasi | Alasan Penggunaan |
|---|---|---|
| Industri | Bahan tungsten karbida | Kekerasan dan ketangguhan yang ekstrem untuk alat permesinan dan pertambangan |
| Pertahanan | Penembus energi kinetik | Sifat kepadatan yang unggul |
| Dirgantara | Nozel mesin roket | Mempertahankan kekuatan material di lingkungan yang ekstrem |
| Energi | Pelindung panas, komponen obor plasma | Performa suhu tinggi di mana alternatif gagal |
| Elektronik | Kontak listrik | Resistensi lengkung yang dikombinasikan dengan sifat termal/konduktivitas |
Tabel 4: Gambaran umum area aplikasi utama untuk komponen turunan logam tungsten di berbagai industri
Tungsten digunakan di mana-mana dalam produk yang membutuhkan kekerasan, kepadatan, ketangguhan, dan kekuatan di bawah suhu atau pembebanan yang ekstrem.
Analisis Biaya
Harga serbuk tungsten yang khas:
| Parameter | Detail |
|---|---|
| Harga Bubuk | $50 hingga $350 per kg |
| Harga Suku Cadang Konsolidasi | $100+ per kg |
| Hasil Pengolahan | 60-70% |
| Pemasok Utama | Cina, Austria, Portugal, Amerika Serikat, Rusia negara lain |
| Waktu Pimpin | 6-12 minggu sekali |
Tabel 5: Faktor pembelian termasuk biaya bahan baku untuk produk tungsten
Konsumen melaporkan volatilitas harga yang ekstrem sehingga menyulitkan perencanaan anggaran di pasar tungsten. Kemitraan yang terjalin dan perjanjian pasokan mengurangi risiko.
Pro dan Kontra
Keuntungan
- Kepadatan yang sangat tinggi membantu perisai radiasi
- Mempertahankan kekuatan hingga lebih dari 3000°C di mana sebagian besar logam meleleh
- Bahan yang relatif netral menghindari kontaminasi
- Bentuk bubuk mendukung geometri yang kompleks dengan beberapa proses AM
- Kekerasannya mirip dengan baja perkakas setelah bagian-bagiannya terkonsolidasi
Kekurangan
- Karakteristik rapuh berarti keuletan tarik yang rendah
- Sulit untuk memadatkan bagian yang tidak memiliki lubang kecil dan rongga
- Membutuhkan peralatan vakum dinding dingin khusus untuk peleburan
- Risiko gangguan rantai pasokan yang berdampak pada ketersediaan
- Risiko oksidasi memerlukan penanganan yang terkendali
- Sangat mahal dibandingkan dengan alternatif baja
PERTANYAAN YANG SERING DIAJUKAN
T: Berapa kisaran ukuran partikel yang umum untuk serbuk tungsten yang digunakan dalam berbagai aplikasi?
J: Distribusi ukuran yang paling umum berada di antara 1-100 mikron. Partikel yang lebih halus lebih baik dalam membantu densifikasi penuh tetapi memiliki masalah penanganan. Rekayasa partikel tergantung pada metode konsolidasi dengan kisaran AM umumnya 10-45 mikron dan komposit karbida yang menggunakan serbuk sub-mikron.
T: Elemen paduan apa yang dapat dimasukkan ke dalam bubuk logam tungsten?
J: Paduan umum seperti nikel, besi dan tembaga sangat menurunkan performa suhu tinggi sehingga jarang ditambahkan. Rhenium sedikit meningkatkan keuletan. Partikel oksida membantu menyematkan ukuran butir. Dopan tanah jarang juga menstabilkan sifat. Pilihan paduan terbatas pada aditif kecil untuk menjaga kemurnian.
T: Tindakan pencegahan penyimpanan dan penanganan apa yang direkomendasikan untuk serbuk tungsten?
J: Seperti bahan sensitif udara lainnya, serbuk logam tungsten harus dijaga di bawah 40°C di bawah gas argon lembam untuk mencegah oksidasi dari uap air atau oksigen. Protokol kotak sarung tangan diperlukan termasuk pemeriksaan kebocoran. Jangan pernah membiarkan kontak dengan bahan organik selama penanganan untuk mencegah kontaminasi atau reaksi.
T: Apakah bubuk tungsten memerlukan klasifikasi bahan berbahaya dan pengiriman khusus?
J: Serbuk logam tungsten unsur tidak berbahaya dan tidak reaktif. Memenuhi syarat untuk pengiriman barang normal dalam kemasan yang disetujui seperti bahan baku industri lainnya. Tidak diperlukan klasifikasi DG khusus, tidak seperti kadar karbida dengan kandungan kobalt terkontrol yang dianggap sebagai campuran berbahaya.
T: Proses produksi suku cadang hilir apa yang kompatibel dengan bahan baku serbuk tungsten?
J: Pengepresan dan sintering isostatik panas menghasilkan komponen standar yang terkonsolidasi, seperti pemberat atau pelindung panas. Manufaktur aditif melalui fusi unggun serbuk menciptakan geometri kompleks yang tidak dapat dicapai dengan cara lain. Serbuk juga berfungsi sebagai bahan baku pelapis semprotan termal yang membutuhkan pasca-konsolidasi.