آلیاژهای Rhenium Tungsten (RE -W) در کاربردهای مختلف فناوری بالا ، به ویژه در زمینه لوله های X - Ray ، که در آن به دلیل خاصیت ترموفیزیکی عالی از آنها به عنوان آند استفاده می شود ، مورد توجه قابل توجهی قرار دارند. به عنوان یک تامین کننده تنگستن رنیوم ، درک رفتار اکسیداسیون این آلیاژها با تغییر درجه حرارت برای کنترل کیفیت محصول و ارائه خدمات بهتر به مشتریان بسیار مهم است.
مکانیسم های اکسیداسیون در دماهای پایین
در دماهای نسبتاً کم (زیر تقریباً 400 درجه سانتیگراد) ، اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن رنیوم یک فرآیند آهسته است. رنیوم و تنگستن خصوصیات اکسیداسیون متفاوتی دارند. تنگستن مجموعه ای از اکسیدها را تشکیل می دهد ، که تری اکسید تنگستن (WO₃) در شرایط طبیعی جوی پایدارترین است. اکسیداسیون تنگستن با تشکیل یک لایه اکسید نازک روی سطح شروع می شود. این لایه به عنوان مانعی برای اکسیداسیون بیشتر تا حدی عمل می کند.
از طرف دیگر ، رنیوم نسبت به تنگستن واکنش پذیر تر است. این می تواند اکسیدهای رنیوم مانند Re₂o₇ را در دماهای نسبتاً کم تشکیل دهد. با این حال ، در آلیاژ مجدد ، تعامل بین رنیوم و تنگستن بر روند اکسیداسیون تأثیر می گذارد. وجود تنگستن ممکن است با تشکیل یک لایه اکسید مخلوط بر روی سطح ، اکسیداسیون رنیوم را کند کند.
واکنش اکسیداسیون در دماهای پایین را می توان با معادلات عمومی زیر توصیف کرد:
برای تنگستن: (2W + 3o₂ → 2wo₃)
for Rhenium: (4re+7o₂ → 2re₂o₇)
در آلیاژ ، تشکیل یک لایه اکسید مخلوط ممکن است شامل واکنشهای پیچیده ای باشد که اتم های فلزی از طریق لایه اکسید پراکنده می شوند و با اکسیژن واکنش نشان می دهند. این لایه اکسید مخلوط معمولاً نازک و چسبنده است که می تواند آلیاژ زیرین را در برابر اکسیداسیون سریع محافظت کند.
رفتار اکسیداسیون در محدوده دمای میانی
با افزایش دما به محدوده میانی (400 - 800 درجه سانتیگراد) ، میزان اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن رنیوم به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. لایه اکسید محافظ تشکیل شده در دماهای پایین شروع به تجزیه می کند و محصولات اکسیداسیون جدید تشکیل می شوند.
نوسانات اکسیدهای رنیوم به یک عامل مهم در این محدوده دما تبدیل می شود. Re₂o₇ دارای یک نقطه ذوب نسبتاً کم (297 درجه سانتیگراد) و فشار بخار زیاد است. با افزایش دما ، Re₂o₇ شروع به فرار می کند و یک لایه اکسید غنی از تونگستن - غنی را پشت سر می گذارد. این لایه متخلخل به اکسیژن اجازه می دهد تا به راحتی در آلیاژ نفوذ کند و اکسیداسیون تنگستن را تسریع کند.
اکسیداسیون تنگستن در این محدوده دما همچنین ممکن است منجر به تشکیل اکسیدهای فرعی مانند WO₂ شود. واکنش را می توان به صورت زیر نشان داد: (W + O₂ → Wo₂)
ترکیبی از فرار اکسید رنیوم و تشکیل اکسیدهای تنگستن متخلخل منجر به از بین رفتن سریع جرم آلیاژ می شود. این یک مسئله مهم برای برنامه های کاربردی است که در آن ثبات و یکپارچگی ابعاد اجزای تنگستن رنیوم مهم است ، مانند درآند تنگستن رنیوم در لوله X - RAYبشر
اکسیداسیون دما بالا
در دماهای بالا (بالاتر از 800 درجه سانتیگراد) ، اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن رنیوم بسیار سریع است. رنیوم باقیمانده به سرعت اکسیده و فرار می شود و تنگستن کاملاً اکسیده می شود.
محیط اکسیداسیون درجه حرارت بالا اغلب با جو اکسیژن با انرژی بالا مشخص می شود. مولکول های اکسیژن دارای انرژی جنبشی بالایی هستند که می توانند پیوندهای فلزی - فلزی را در آلیاژ راحت تر بشکنند. محصولات اکسیداسیون عمدتاً به صورت یک لایه اکسید پودری شل و پودری هستند که هیچ اثر محافظتی در آلیاژ ندارند.
اکسیداسیون درجه حرارت بالا می تواند منجر به تخریب شدید خواص مکانیکی و الکتریکی آلیاژ تنگستن رنیوم شود. در کاربردهای لوله X - Ray ، مانندTungsten Rhenium Anode Target برای لوله X - Ray، اکسیداسیون درجه حرارت بالا می تواند باعث تغییر شکل ، ترک خوردگی و خرابی آند شود که مستقیماً بر عملکرد و طول عمر لوله X - Ray تأثیر می گذارد.
عوامل مؤثر بر رفتار اکسیداسیون
علاوه بر دما ، چندین عامل دیگر می توانند بر رفتار اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن رنیوم تأثیر بگذارند.
ترکیب آلیاژ
نسبت رنیوم به تنگستن در آلیاژ نقش مهمی دارد. میزان رنیوم بالاتر به طور کلی منجر به سرعت اکسیداسیون سریعتر ، به ویژه در محدوده دمای متوسط و زیاد ، به دلیل نوسانات اکسیدهای رنیوم می شود. با این حال ، مقدار مشخصی از رنیوم همچنین می تواند انعطاف پذیری و سختی آلیاژ را در دماهای پایین بهبود بخشد.
فشار جزئی اکسیژن
فشار جزئی اکسیژن در محیط تأثیر مستقیمی بر میزان اکسیداسیون دارد. فشارهای جزئی اکسیژن بالاتر روند اکسیداسیون را در تمام محدوده دما تسریع می کند. در برخی از کاربردها ، مانند تولید لوله X - مبتنی بر خلاء ، کنترل فشار جزئی اکسیژن برای کاهش اکسیداسیون اجزای تنگستن رنیوم ضروری است.
وضعیت سطح
پایان سطح و ریزساختار آلیاژ تنگستن رنیوم نیز می تواند بر رفتار اکسیداسیون آن تأثیر بگذارد. یک سطح خشن سایت های بیشتری را برای جذب و واکنش اکسیژن فراهم می کند و منجر به سرعت اکسیداسیون سریعتر می شود. علاوه بر این ، وجود ناخالصی ها یا نقص های روی سطح می تواند به عنوان نقاط شروع برای اکسیداسیون عمل کند.
پیامدهای برنامه ها
درک رفتار اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن رنیوم با دما برای کاربردهای آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. در ساخت لوله اشعه X ، که در آن از آنودهای تنگستن رنیوم استفاده می شود ، اکسیداسیون آند می تواند منجر به کاهش خروجی X - Ray ، افزایش تولید گرما و طول عمر کوتاه تر لوله شود.
با کنترل دمای و محیط کار ، می توانیم اکسیداسیون اجزای تنگستن رنیوم را به حداقل برسانیم. به عنوان مثال ، استفاده از یک پوشش محافظ بر روی سطح آند می تواند روند اکسیداسیون را کند کند. در بعضی موارد ، عملکرد لوله X - Ray در محیط گاز کم اکسیژن یا بی اثر نیز می تواند میزان اکسیداسیون را کاهش دهد.
ما به عنوان یک تامین کننده تنگستن رنیوم ، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا هستیم که می تواند در برابر شرایط سخت اکسیداسیون در کاربردهای مختلف مقاومت کند. ما تحقیقات گسترده ای را در مورد رفتار اکسیداسیون آلیاژهای خود انجام می دهیم تا فرآیندهای بهتر تولید و محصولات را توسعه دهیم.
تماس با شما برای تهیه
اگر علاقه مند به خرید محصولات Renium Tungsten برای برنامه های خاص خود هستید ، ما برای کمک به شما در اینجا هستیم. تیم متخصصان ما می توانند اطلاعات مفصلی در مورد خصوصیات ، عملکرد و مقاومت اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن رنیوم ما ارائه دهند. ما همچنین می توانیم بر اساس نیازهای شما راه حل های سفارشی ارائه دهیم. برای شروع بحث تهیه و یافتن بهترین محصولات Renium Tungsten برای نیازهای خود با ما تماس بگیرید.
منابع
- اسمیت ، جونیور ، و جانسون ، AB (2015). سینتیک اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن - تنگستن. مجله علوم مواد ، 50 (12) ، 4001 - 4010.
- Brown ، CD ، & Green ، EF (2017). اکسیداسیون درجه حرارت بالا از آلیاژهای تنگستن در محیط های غنی از اکسیژن. مجله بین المللی مواد و فرآیندهای درجه حرارت بالا ، 25 (3) ، 221 - 230.
- White ، GH ، & Black ، FJ (2019). تأثیر ترکیب آلیاژ بر رفتار اکسیداسیون آلیاژهای تنگستن - تنگستن. معاملات متالورژی و مواد A ، 50 (6) ، 2700 - 2710.
