タングステン合金の延性に及ぼす不純物元素の影響

タングステン合金の延性とは、応力により破断する前の合金材料の塑性変形能力を指します。これは、延性と延性の同様の概念を備えた機械的特性の組み合わせであり、材料組成、原材料比率、製造プロセス、後処理方法などの多くの要因の影響を受けます。以下では、タングステン合金の延性に及ぼす不純物元素の影響を中心に紹介します。

高密度タングステン合金の不純物元素には、炭素、水素、酸素、窒素、リン、硫黄元素が含まれます。

炭素元素：一般に、炭素含有量が増加すると、合金中の炭化タングステン相の含有量も増加し、タングステン合金の硬度と強度が向上しますが、延性は低下します。

水素元素: 高温では、タングステンは水素元素と反応して水素化タングステンを形成します。これにより、高密度タングステン合金の延性が低下し、このプロセスも水素脆化になります。

酸素元素: 一般に、酸素元素の存在は高密度タングステン合金の延性を低下させます。主な理由は、酸素元素がタングステンと安定した酸化物を形成し、粒界および粒内に応力集中が発生するためです。

窒素: 窒素とタングステン原子間の固溶体の形成により格子の歪みと強化が生じるため、窒素を添加すると高比重タングステン合金の強度と硬度が向上します。ただし、窒素含有量が多すぎると、格子歪みや化学反応により合金の脆性が増大し、延性が低下する可能性があります。

リン: リンは、原材料中のリン化物不純物や製造プロセス中の汚染を通じて高密度タングステン合金に侵入する可能性があります。その存在は粒界の脆化を引き起こし、それによって合金の延性を低下させる可能性があります。

硫黄元素: 硫黄元素は結晶粒の成長を促進し、タングステン合金の機械的特性と延性に影響を与えます。さらに、硫黄は粒界や粗粒で脆い硫化物を形成し、合金の延性と靱性をさらに低下させる可能性があります。