Alliage de tungstène-rhénium – Tableau des matériaux – Applications – Prix

À propos de l’alliage de tungstène-rhénium

Le tungstène et le rhénium sont tous deux des métaux réfractaires. Ces métaux sont bien connus pour leur extraordinaire résistance à la chaleur et à l’usure. La condition essentielle pour résister aux températures élevées est un point de fusion élevé et des propriétés mécaniques stables (par exemple une dureté élevée) même à des températures élevées. Ces métaux sont généralement combinés ensemble pour obtenir la fabricabilité, les propriétés thermiques et mécaniques souhaitées. Les méthodes de métallurgie des poudres peuvent être utilisées pour consolider les alliages de tungstène-rhénium. Jusqu’à 22% de rhénium est allié au tungstène pour améliorer sa résistance à haute température et sa résistance à la corrosion. La dureté de l’alliage W – 30Re brut de coulée est d’environ 500 BHN. Cette dureté dépend fortement de la teneur en rhénium. 

Composition de l’alliage de tungstène-rhénium

Les alliages de tungstène-rhénium contiennent généralement 10, 20, 30, 35 et 40 % de rhénium. 

Applications de l’alliage de tungstène-rhénium

Historiquement, l’alliage de tungstène à 25 % de rhénium a été produit en fil pour le marché des thermocouples, mais les demandes récentes de composants structurels à haute température ont forcé le développement de nouvelles techniques de traitement pour le tungstène-rhénium et le tungstène-rhénium avec du carbure d’hafnium. L’ajout de carbure d’hafnium est connu pour augmenter la résistance des métaux réfractaires. Les applications de ces matériaux se trouvent dans les industries de l’assemblage, de la médecine, de l’aérospatiale, des fours et du traitement thermique. Le rhénium est considéré comme hautement souhaitable comme addition d’alliage avec d’autres métaux réfractaires. Les alliages de tungstène-rhénium offrent la résistance à la température la plus élevée de tous les métaux ; la combinaison augmente considérablement la ductilité et la résistance à la traction. Le rhénium est de plus en plus accepté dans les réacteurs nucléaires, les fusées miniatures et d’autres applications commerciales et aérospatiales. 

Propriétés thermiques de l’alliage de tungstène-rhénium

Alliage de tungstène-rhénium – Point de fusion

Le point de fusion de l’alliage de tungstène-rhénium est de 3027 ° C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Alliage de tungstène-rhénium – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’alliage de tungstène-rhénium est de 70 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Alliage de tungstène-rhénium – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique de l’alliage de tungstène-rhénium est de 140  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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