유타 주 솔트레이크시티에 있는 유타 대학의 연구원들이 수행한 연구에서는 텅스텐의 연성을 향상시키는 방법을 설명합니다.일반적으로 순수한 텅스텐 및 소량의 합금을 포함하는 텅스텐 합금은 실온에서 취성이고 연성에서 취성 전이 온도(DBTT)가 높다고 믿어집니다.텅스텐의 연성을 향상시키는 것은 텅스텐의 생산 및 적용에 매우 중요합니다.
텅스텐의 연성을 개선하기 위해 수십 년 동안 수많은 연구가 보고되었지만, 이는 부분적으로 텅스텐의 기계적 특성과 미세 구조에 대한 의존성에 대한 이해가 부족하기 때문에 여전히 어려운 문제로 남아 있습니다.
텅스텐 - 레늄 합금은 합금을 통해 텅스텐의 연성을 향상시키는 거의 유일하게 알려진 방법입니다. 최근 몇 년 동안 산화물, 탄화물 및 기타를 포함한 첨가제의 효과에 대한 많은 연구가 보고되었지만, 텅스텐의 연성에 대한 이러한 첨가제의 효과는 지금까지 열가공의 영향으로 결정적이지 않거나 명확하지 않습니다. 텅스텐의 연성을 향상시키기 위해 초미세 입자 또는 나노 결정의 미세 구조를 사용하는 것은 유망해 보이는 또 다른 접근 방식입니다.
텅스텐은 독특한 특성을 가진 내화 금속입니다. 모든 원소 중 융점이 가장 높고 탄성률이 높고 밀도가 높으며 열전도율이 높으며 고온에서의 기계적 물성이 우수합니다.이러한 특별한 특성으로 인해 텅스텐은 많은 응용 분야에서 선택되는 재료입니다. 최근 몇 년 동안 텅스텐은 높은 융점, 낮은 스퍼터링 속도 및 높은 이온 스퍼터링 내식성으로 인해 핵융합로에서 플라즈마 표면 구성 요소의 재료 중 하나로 확인되었습니다.
그러나 텅스텐의 가장 큰 단점은 상온에서 연성이 적고, DBTT(취성전이온도)에 대한 연성이 매우 높다는 것이다.텅스텐의 열악한 연성은 가공성과 가혹한 응용 분야에서의 성능 모두에 큰 문제를 제기합니다.
연성을 개선하기 위해 연구원들은 두 가지 주요 기여 요인이 있다고 제안합니다. 즉, 촘촘하게 채워진 평면의 고유한 부족과 결정립계의 불량한 응집력입니다.다양한 방법 중에서 열가공이 가장 효율적인 것으로 밝혀졌습니다. 텅스텐의 DBTT는 재결정 온도보다 낮은 온도에서 압연함으로써 700도 이상에서 300도 이하로 감소시킬 수 있다. 판상 미세 조직 및 압연 후 높은 전위 밀도를 포함하여 변형 텅스텐의 연성 향상에 기여하는 몇 가지 주요 요인이 있습니다.
고온 가공 중 재결정화를 최소화하기 위해 전통적인 변형 기술을 기반으로 한 냉간 가공도 텅스텐의 연성을 향상시키는 데 사용됩니다.텅스텐의 매우 높은 재결정화 온도로 인해 "냉간" 처리가 최대 약 1400도까지 수행될 수 있습니다.이러한 방식으로 변형 중 텅스텐의 재결정화 및 입자 성장이 방지되어 재료의 더 미세한 라멜라 미세 구조와 더 높은 전위 밀도를 초래할 수 있습니다.
400도 냉간 압연 텅스텐은 고온 압연 재료에 비해 전위 밀도 증가, 더 낮은 각도 입계 및 강도의 현저한 개선 및 더 낮은 DBTT를 나타냅니다.
텅스텐의 연성을 향상시키는 또 다른 잘 알려진 방법은 레늄과 합금하는 것입니다.텅스텐의 Peierls 응력은 감소될 수 있고 추가 슬립 표면은 소위 용액 연화를 통해 텅스텐과 레늄의 고용체 형성에 의해 촉진될 수 있다고 보고되었습니다. 그러나 레늄은 값이 비싼 희귀 원소이므로 이러한 합금을 많은 응용 분야에서 너무 비싸게 만듭니다. 유사한 결과를 얻기 위해 레늄을 탄탈, 바나듐, 티타늄 또는 기타 원소로 대체하기 위한 상당한 연구 작업이 진행되었습니다.
그러나 지금까지 이러한 합금 원소의 효과에 대한 실험적 증거는 거의 없습니다.최근 금속 및 세라믹의 연구 진행을 바탕으로 텅스텐의 연성을 향상시키는 방법으로 나노결정질 또는 초미세 구조가 연구되고 있다. 나노결정질 또는 초미세 텅스텐 입자를 생산하기 위해 하향식 및 상향식 방법이 연구되었습니다.
텅스텐은 독특한 특성을 가진 내화 금속입니다. 모든 원소 중 융점이 가장 높고 탄성률이 높고 밀도가 높으며 열전도율이 높으며 고온에서의 기계적 물성이 우수합니다.이러한 특별한 특성으로 인해 텅스텐은 많은 응용 분야에서 선택되는 재료입니다. 최근 몇 년 동안 텅스텐은 높은 융점, 낮은 스퍼터링 속도 및 높은 이온 스퍼터링 내식성으로 인해 핵융합로에서 플라즈마 표면 구성 요소의 재료 중 하나로 확인되었습니다.
그러나 텅스텐의 가장 큰 단점은 상온에서 연성이 적고, DBTT(취성전이온도)에 대한 연성이 매우 높다는 것이다.텅스텐의 열악한 연성은 가공성과 가혹한 응용 분야에서의 성능 모두에 큰 문제를 제기합니다.
연성을 개선하기 위해 연구원들은 두 가지 주요 기여 요인이 있다고 제안합니다. 즉, 촘촘하게 채워진 평면의 고유한 부족과 결정립계의 불량한 응집력입니다.다양한 방법 중에서 열가공이 가장 효율적인 것으로 밝혀졌습니다. 텅스텐의 DBTT는 재결정 온도보다 낮은 온도에서 압연함으로써 700도 이상에서 300도 이하로 감소시킬 수 있다. 판상 미세 조직 및 압연 후 높은 전위 밀도를 포함하여 변형 텅스텐의 연성 향상에 기여하는 몇 가지 주요 요인이 있습니다.
고온 가공 중 재결정화를 최소화하기 위해 전통적인 변형 기술을 기반으로 한 냉간 가공도 텅스텐의 연성을 향상시키는 데 사용됩니다.텅스텐의 매우 높은 재결정화 온도로 인해 "냉간" 처리가 최대 약 1400도까지 수행될 수 있습니다. 이러한 방식으로 변형 중 텅스텐의 재결정화 및 입자 성장이 방지되어 재료의 더 미세한 라멜라 미세 구조와 더 높은 전위 밀도를 초래할 수 있습니다.
400도 냉간 압연 텅스텐은 고온 압연 재료에 비해 전위 밀도 증가, 더 낮은 각도 입계 및 강도의 현저한 개선 및 더 낮은 DBTT를 나타냅니다.
텅스텐의 연성을 향상시키는 또 다른 잘 알려진 방법은 레늄과 합금하는 것입니다. 텅스텐의 Peierls 응력은 감소될 수 있고 추가 슬립 표면은 소위 용액 연화를 통해 텅스텐과 레늄의 고용체 형성에 의해 촉진될 수 있다고 보고되었습니다. 그러나 레늄은 값이 비싼 희귀 원소이므로 이러한 합금을 많은 응용 분야에서 너무 비싸게 만듭니다. 유사한 결과를 얻기 위해 레늄을 탄탈, 바나듐, 티타늄 또는 기타 원소로 대체하기 위한 상당한 연구 작업이 진행되었습니다.
그러나 지금까지 이러한 합금 원소의 효과에 대한 실험적 증거는 거의 없습니다. 최근 금속 및 세라믹의 연구 진행을 바탕으로 텅스텐의 연성을 향상시키는 방법으로 나노결정질 또는 초미세 구조가 연구되고 있다. 나노결정질 또는 초미세 텅스텐 입자를 생산하기 위해 하향식 및 상향식 방법이 연구되었습니다.
