タングステン合金の主な特性

タングステン合金は、遷移金属タングステン（W）を硬質相とし、ニッケル（Ni）、鉄（Fe）、銅（Cu）などの金属元素を結合相とする合金材料の一種です。優れた熱力学的、化学的、電気的特性を備えており、国防、軍事、航空宇宙、航空、自動車、医療、家電などの分野で広く使用されています。以下ではタングステン合金の基本的な性質を中心に紹介します。

1. 高密度
密度は物質の単位体積あたりの質量であり、物質の特性です。それは物質の種類にのみ関係し、その質量や体積とは何の関係もありません。タングステン合金の密度は一般に16.5～19.0g/cm3であり、鋼の密度の2倍以上です。一般に、タングステンの含有量が多いほど、または結合金属の含有量が少ないほど、タングステン合金の密度は高くなります。逆に、合金の密度は低くなります。 90W7Ni3Feの密度は約17.1g/cm3、93W4Ni3Feの密度は約17.60g/cm3、97W2Ni1Feの密度は約18.50g/cm3です。

2. 融点が高い
融点とは、物質が一定の圧力下で固体から液体に変化する温度を指します。タングステン合金の融点は約3400℃と比較的高いです。これは、合金材料が耐熱性に優れ、溶けにくいことを意味します。

3. 高硬度
硬度は、他の硬い物体によって引き起こされる圧痕変形に対する材料の抵抗力を指し、材料の耐摩耗性の重要な指標の 1 つです。タングステン合金の硬度は一般的に24～35HRCです。一般に、タングステン含有量が高いほど、または結合金属含有量が低いほど、タングステン合金の硬度は高くなり、耐摩耗性が向上します。逆に、合金の硬度が小さいほど耐摩耗性は悪くなります。 90W7Ni3Feの硬度は24～28HRC、93W4Ni3Feの硬度は26～30HRC、97W2Ni1Feの硬度は28～36HRCです。

4. 良好な延性
延性とは、応力による亀裂が生じる前の材料の塑性変形能力を指します。これは、応力に応答して永久に変形する材料の能力です。原材料の比率や生産技術などの影響を受けます。一般に、タングステン含有量が高いほど、または結合金属含有量が低いほど、タングステン合金の伸びは小さくなります。逆に、合金の伸びは増加します。 90W7Ni3Feの伸びは18～29%、93W4Ni3Feの伸びは16～24%、97W2Ni1Feの伸びは6～13%です。

5. 高い引張強度
引張強度は、材料の均一な塑性変形から局所的な集中塑性変形への移行の臨界値であり、静的引張条件下での材料の最大支持力でもあります。それは材料の組成、原材料の比率、その他の要因に関係します。一般に、タングステン合金の引張強度は、タングステン含有量の増加とともに増加します。 90W7Ni3Feの引張強さは900〜1000MPa、95W3Ni2Feの引張強さは20〜1100MPaです。

6. 優れたシールド性能
遮蔽性能とは、材料が放射線を遮断する能力を指します。タングステン合金は密度が高いため、シールド性能に優れています。タングステン合金の密度は鉛の密度 (約 11.34g/cm3) より 60% 高くなります。

さらに、高密度タングステン合金は無毒で環境に優しく、非放射性で、熱膨張係数が低く、導電性が優れています。