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Composites à base de tungstène

Poudre de matériau W-MMC

Les composites à matrice métallique à base de tungstène (W-MMC) combinent spécifiquement les propriétés spéciales du tungstène avec celles d’autres métaux. Le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux et donc aussi les températures d’application les plus élevées. Son très faible coefficient de dilatation thermique et sa grande stabilité dimensionnelle sont également sans équivalent. Nous influençons et complétons ces propriétés de manière très ciblée en les combinant avec d’autres métaux. Il en résulte des composites à matrice métallique à base de tungstène dotés de propriétés spécifiques, notamment des composites tungstène-métal lourd (WHA) et tungstène-cuivre : DENSIMET®, INERMET®, DENAL®, WCu et SPARKAL®.

Aperçu de nos composites à base de tungstène :

Organigramme

    

Les composites à matrice métallique à base de tungstène offrent une combinaison parfaite de densité élevée et de propriétés mécaniques. Le grand avantage est leur bonne usinabilité.

Résistance des matériaux W-MMC
Comparaison des matériaux : Résistance vs densité

  

Services de recherche et développement pour des solutions sur mesure

Nous produisons nos composites à matrice métallique à base de tungstène avec des procédés de métallurgie des poudres. Cette technologie nous donne la possibilité d’adapter spécifiquement la microstructure des matériaux au cours du processus de fabrication. Cela nous permet d’optimiser les propriétés des matériaux pour les applications spécifiques de nos clients. Nous proposons également une large gamme de compositions de matériaux, comme la production du matériau de contact carbure de tungstène-argent (WCAg).

Une équipe expérimentée d’experts en recherche et développement travaille avec nos clients sur des solutions sur mesure sur plusieurs sites. Nous simulons le comportement des matériaux dans les processus de fabrication et d’application, effectuons des recherches sur les processus chimiques et physiques et testons nos conclusions lors d’essais dans des conditions proches de la réalité et en collaboration avec nos clients. Notre équipe de recherche et développement est entièrement intégrée à notre production, ce qui garantit une flexibilité et une efficacité maximales. Cela nous permet de répondre aux besoins spécifiques de nos clients. Notre objectif est de repousser sans cesse les limites de ce qui est technologiquement réalisable et de permettre ainsi à nos clients de bénéficier de nouvelles applications de high-tech.

Gamme de matériaux

Aperçu de nos matériaux W-MMC pour les produits standard :

 

Matériau Description Composition chimique [%] Densité
nominale
ASTM-B-777/07
Classe
W Reste
Faiblement ferromagnétique
DENSIMET® 170 D170 90 Ni, Fe 17,0 1
DENSIMET® 176 D176 92,5 Ni, Fe 17,6
2
DENSIMET® 180 D180 95 Ni, Fe 18,0 3
DENSIMET® 185 D185 97 Ni, Fe 18,5 4
DENSIMET® 188 D188 98,5 Ni, Fe 18,8  
DENSIMET® D2M D2M 90 Ni, Mo, Fe 17,3  
Paramagnétique
INERMET® 170 IT170 90 Ni,Cu 17,0 1
INERMET® 176 IT176 92,5 Ni,Cu 17,6 2
INERMET® 180 IT180 95 Ni,Cu 18,0 3
         
DENAL® high characteristics swaged 92 Ni, Fe, Co 17,6  
DENAL® high characteristics swaged, Co-free 91,7 Ni, Fe 17,55  
DENAL® high characteristics 91 Ni, Co 17,5  
         
WCu WCu10 90 Cu, (Ni) 17,1  
WCu WCu15 85 Cu, (Ni) 16,4  
WCu WCu20 80 Cu, (Ni) 15,5  
         
SPARKAL® SPARKAL® X 75 Cu 14,8  
SPARKAL® SPARKAL® X FIN 80
Cu, Ni 15,6  

En plus des normes indiquées ci-dessus, nous proposons une large gamme de matériaux spéciaux. Nos experts en matériaux se feront un plaisir de vous aider et de développer la combinaison optimale de matériaux pour vos besoins spécifiques.

Pour bien choisir le matériau, il faut bien connaître l’application. Les critères importants sont notamment :

  • Propriétés physiques
    (comme la densité, le comportement de blindage contre les rayonnements, la conductibilité thermique, le coefficient de dilatation thermique, le point de fusion, la conductivité électrique, la résistance à l’érosion par arc électrique, la magnétisation)
  • Propriétés mécaniques
    (comme la résistance, le comportement à la rupture, la résistance au fluage et la ductilité)
  • Propriétés chimiques
    (résistance à la corrosion et à l’oxydation)
  • Usinabilité
    (usinage à copeaux, capacité de mise en forme, soudabilité)

Avec des compositions de matériaux et des procédés de fabrication appropriés, une large gamme de propriétés peut être obtenue à partir du tungstène. Le résultat : Des composites à matrice métallique avec différents profils de propriétés adaptés avec précision à l’application concernée.

Material Properties

   

Propriétés

Propriétés uniques

Plansee a mis au point divers matériaux composites présentant des profils de propriétés différents. Chaque matériau se caractérise par une combinaison spéciale de propriétés, il est donc unique et ne peut être comparé à aucun autre. Les avantages de nos matériaux les plus couramment utilisés sont :

  • Propriétés du DENSIMET® et du INERMET®

    Les composites DENSIMET® et L’INERMET® de Plansee sont des métaux lourds de tungstène à forte teneur en tungstène (> 90 %) et à phase liante NiFe ou NiCu. Ils se caractérisent par leur densité particulièrement élevée. Associés à leur capacité d’absorption des rayonnements et à leurs excellentes propriétés mécaniques et d’usinabilité, ils constituent les matériaux idéaux pour une large gamme d’applications, par exemple dans les secteurs de l’aéronautique / aérospatiale, de l’automobile, de la technologie médicale et du bâtiment.

    Avantages du DENSIMET® et du INERMET® :

    • Densité élevée de 17,0 à 18,8 g/cm3 (similaire au tungstène pur)
    • Meilleure usinabilité comparée au tungstène pur
    • Production rentable de produits et de composants complexes
    • Module d’élasticité élevé et excellentes propriétés mécaniques
    • Capacité d’absorption élevée des rayons X et des rayons gamma
    • Respect de la santé et de l’environnement

    Le DENSIMET® offre également une excellente résistance et ductilité, tandis qu’un autre avantage évident de l’INERMET® réside dans ses propriétés non magnétiques.

    Propriétés mécaniques – valeurs typiques :
     

      D170 IT170 D176/W IT176 D180 IT180 D185
    Module d'élasticité E [GPa] 340 330 360 350 380 360 385
    Module de cisaillement G [GPa] 140 125 145 135 150 140 160
  • Propriétés du DENAL®

    Le DENAL® est un matériau sur mesure présentant un très bon compromis entre une très grande résistance et une ductilité pour diverses applications. Le DENAL® est utilisé en particulier pour les produits de l’industrie de la défense, notamment les pénétrateurs.

    Aperçu de nos matériaux en DENAL® :

    Matériau Densité
    [g/cm3]
    Yield strength
    [MPa]
    ø / min.
    Résistance à la traction
    [MPa]
    ø / min.
    Allongement à la rupture
    [%]
    ø / min.
    K (5x5)
    Charpy Test
    [J/cm2]
    ø / min.
    Denal ® high characteristics swaged
    Denal ®
    920 60 20
    17,6 1250 / 1180 1250 / 1180 14 / 9 100 / 60
    Denal ®
    920 159 20
    17,6 1460 / 1400 1460 / 1400 11 / 8 150 / 100
    Denal ®
    910 179 20
    17,5 1640 / 1600 1640 / 1600 10 / 7 100 / 60
    Denal ® high characteristics swaged, Co-free
    Denal ®
    917 108 XXX (1)
    17,55 1280 / 1220 1315 / 1255 12 / 8,5 170 / 105
    Denal ®
    917 108 XXX (2)
    17,55 1410 / 1350 1435 / 1375 11 / 7 150 / 70
    Denal ®
    917 108 XXX (3)
    17,55 1510 / 1450 1525 / 1465 8 / 5 60 / 30
    Denal ®
    910 XXX 20
    17,5 1800 / 1720 1800 / 1720 4 -
    Denal ® high characteristics
    Denal ®
    900-120-25
    17,2 700 1000 35 300
    Denal ®
    920-120-25
    17,6 720 1030 29 150
    • UTS Tensile strength (average values)

  • Propriétés du tungstène-cuivre

    Le tungstène-cuivre combine la résistance aux hautes températures, un des principaux avantages du tungstène, avec l’excellente conductivité électrique et thermique du cuivre.

    Avantages des matériaux en Wcu :

    • Excellente résistance à l'érosion par arc électrique
    • Conductivité électrique exceptionnelle
    • Résistance élevée
    • Bonne usinabilité
    • Très bonne conductibilité thermique
    • Faible dilatation thermique

    Grâce à la composition spéciale du rapport chimique, les propriétés en termes de conductivité électrique, de conductibilité thermique, de coefficient de dilatation thermique et de vitesse de combustion peuvent être optimisées en fonction des besoins.

    Propriétés typiques de nos matériaux en WCu à 20 °Celsius :

    Matériau
    [wt%]
    Densité
    [g/cm³]
    CTE
    [ppm/K]
    TC
    [W/mK]
    WCu10 17,1 6,4 195
    WCu15 16,4 7,3 215
    WCu20 15,5 8,3 235
  • Propriétés du SPARKAL®

    Le matériau SPARKAL® est une composition spéciale de tungstène-cuivre. Il a été développé pour répondre aux exigences de l’usinage par électroérosion (EDM). Les électrodes en SPARKAL® offrent donc plusieurs avantages par rapport aux matériaux pour électrodes classiques.

    Voir ici les valeurs typiques des propriétés physiques et mécaniques en fonction de la forme et de la dimension :

      SPARKAL® X SPARKAL® X FIN
    Composition chimique (%) W 75
    Cu 25
    W 80
    CuNi 20
    Densité (g/cm3) 14,8 15,6
    Dureté (HV 5) 240 270
    Conductivité électrique (% IACS) 40 20
    Résistance électrique (µΩ cm²/cm) 4,3 8,4
    Module d'élasticité (MPa) 250 000 280 000
Procédé de production

Comment faisons-nous tout cela ? Avec la métallurgie des poudres !

Nous fabriquons nos produits à partir de composites à matrice métallique à base de tungstène en utilisant un procédé de métallurgie des poudres. Toutes les étapes de production, de la poudre au produit fini, sont conformes aux normes de qualité de Plansee et dépassent les exigences de la norme ISO 9001.

Processus de production des métaux lourds en tungstène

Pour la production de DENSIMET® et d’INERMET®, les mélanges de poudre métallique sont pressés et frittés en phase liquide pour obtenir un matériau dense et solide. Le produit fritté peut être vendu sous forme de produits semi-finis comme des plaques et des barres, de produits de forme quasi nette ou de produits finis selon les plans du client. Sur demande, nos composants en DENSIMET® et en INERMET® peuvent être formés et traités thermiquement pour répondre à des applications spécifiques.

Les matériaux en DENSIMET® et INERMET® Plansee ont conformes aux spécifications AMS-T-21014, AMS 7725 rev E et ASTM-B-777-99 (MIL-T-21014).

Représentation schématique du processus de production des produits en DENSIMET® et en INERMET® :

Processus de production du Densimet et de l’Inermet

Le DENAL® est un métal lourd avancé en tungstène adapté aux pénétrateurs de munitions à énergie cinétique. Le DENAL® est disponible sous forme de barres rondes de différentes longueurs et diamètres, ce qui influence directement les propriétés de pénétration contre les cibles. Le DENAL® convient aux caractéristiques des munitions de moyen et gros calibres et est également disponible dans une version sans cobalt qui répond aux conditions environnementales de nos clients. Les propriétés mécaniques du DENAL® peuvent être adaptées aux exigences du client. Cela permet de réunir en un seul matériau le compromis optimal entre efficacité industrielle et résistance aux conditions extrêmes.

Processus de production de matériaux en tungstène-cuivre

Nous produisons également nos matériaux en WCu à partir de poudre métallique. Toutes les étapes de production, de la poudre au produit fini, sont réalisées en interne et répondent aux normes de qualité Plansee, supérieures aux dispositions des normes ISO 9001:2000 et AS/EN/JISQ 9100.

L’étape essentielle de la production de produits en WCu comme les électrodes d’érosion SPARKAL® est l’infiltration :

Lors d’un processus de fabrication en deux étapes, une base frittée poreuse en tungstène est d’abord fabriquée, puis les pores ouverts sont infiltrés avec le cuivre liquéfié. Après le frittage, le produit peut être traité en fonction des besoins spécifiques du client.

Au cours de ce processus, les propriétés des différents composants restent inchangées. Une inspection au microscope permet de vérifier que les propriétés des différents composants restent intactes. Les propriétés de chaque composant sont toutefois combinées au niveau macroscopique. Le nouveau matériau peut présenter, par exemple, une conductibilité thermique et une dilatation thermique modifiées.

Représentation schématique du processus de production des produits en WCu et en SPARKAL® :

Processus de production du Wcu et du Sparkal

Une autre méthode de production est le surmoulage :

Les matériaux surmoulés combinent simultanément les propriétés de deux différents composants de matériaux. Au cours de ce procédé, les matériaux eux-mêmes sont conservés dans leur état original et ne sont liés qu’au niveau d’une fine jonction. Les métaux sont fondus dans un moule de manière à former une liaison dont la taille n’est que de quelques micromètres. Contrairement à la soudure et au brasage, cette méthode garantit une liaison à 100 % et une conduction thermique optimale.

 

Durabilité

Façonner l’avenir de manière responsable - depuis 1921

Green Technology

Dès 1921, Plansee s’est spécialisée dans la production de métaux réfractaires par métallurgie des poudres. Une technologie verte reconnue.

Lors de la production et du traitement de nos matériaux, nous nous efforçons de maintenir l’impact sur environnemental au plus bas niveau possible. Nous sommes toujours attentifs à la consommation de matières et d’énergie et aux émissions. Grâce à notre production à partir de préformes, nous obtenons un rendement élevé. Cela permet de réduire les déchets et d’économiser les ressources.

Les normes auxquelles nous adhérons sont résumées dans nos directives en matière d’environnement et de qualité.

Matières premières provenant de sources non conflictuelles

En tant qu’un des principaux fabricants mondiaux de métaux réfractaires, nous avons une grande responsabilité. Nous veillons tout particulièrement à ce que les matières premières que nous achetons proviennent de sources responsables et exclusivement sans conflit. C’est pourquoi, nous prenons de nombreuses mesures pour nous assurer que nous n’utilisons pas de matières premières provenant de sources socialement, éthiquement et écologiquement douteuses.

La durabilité fait partie intégrante de notre politique d’achat et est définie dans notre Code-de-conduite.

Nous sélectionnons nos fournisseurs en fonction de directives strictes en matière d’approvisionnement et de notre politique des fournisseurs. Les fournisseurs de matières premières ne doivent pas seulement répondre à nos directives strictes de qualité. Ils doivent se conformer pleinement aux droits de l’Homme, du travail et du commerce international, respecter des normes environnementales strictes et nous prouver l’origine fiable de leurs matières premières. Nous avons participé à une étude pilote menée par l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) et avons mis en œuvre les lignes directrices conformément au « Due Diligence Guidance for Responsible Supply Chains of Minerals from Conflict-Affected and High-Risk Areas ».

L’audit dans le cadre du programme d’audit en aval du Responsible Minerals Assurance Process (RMAP), parrainé par la Responsible Business Alliance (RBA), anciennement EICC, et la Global e-Sustainability Initiative (GeSI), est un engagement volontaire de Plansee. Il s’agit d’une preuve indépendante pour nous, nos clients et nos fournisseurs que nous respectons le Responsible Minerals Assurance Process (RMAP).

À la suite d’un nouvel audit réalisé en 2018, le comité d’audit de la Responsible Business Alliance (RBA) et de la Global e-Sustainability Initiative (GeSI) a confirmé que Global Tungsten & Powders (GTP) à Towanda, qui fait partie du groupe Plansee, s’approvisionne en tungstène conforme au RMAP. La certification constitue également pour les clients d Plansee une preuve indépendante que le groupe Plansee s’approvisionne en tungstène auprès de sources irréprochables.

En savoir plus sur le sujet de la durabilité

Un recyclage cohérent tout au long du processus

Recycling Logo

Plansee attache une grande importance à l’utilisation la plus économe possible des ressources tout au long du processus de production. La production avec préformes joue donc un rôle décisif. Les déchets de production et les matériaux de retour ne peuvent toutefois être complètement évités. Ceux-ci sont traités chimiquement et thermomécaniquement pour être réutilisés dans nos propres usines de recyclage.

Cela ne concerne pas seulement l'environnement. Il existe également de bonnes raisons économiques de réutiliser ces « matières premières secondaires » :

  • la sécurité d’approvisionnement
  • l’utilisation réfléchie des ressources naturelles

Notre équipe interne de scientifiques affine en permanence les méthodes et les processus utilisés, garantissant ainsi l’obtention de poudres de la plus grande qualité. Dans le cas du tungstène en particulier, une grande part des besoins en matériaux est couverte par le recyclage. Le matériau d’entrée pour le processus de récupération est constitué de déchets de carbure de tungstène dur fritté, mais aussi de poudres et de boues de broyage ainsi que d’autres matières premières secondaires ayant une teneur en tungstène de 60 % et plus. Pour nous permettre de traiter autant de déchets que possible, nous avons conclu des accords de reprise à long terme avec bon nombre de nos clients.

Gamme de produits

Nous proposons en ligne les produits et dimensions standard suivants, disponibles en stock :

DENSIMET® D176
Barres Ø 6 – 62 mm Longueur : 320 – 700 mm
SPARKAL® X
Barres Ø 8 – 90 mm Longueur : 230 – 350 mm
Barres carrées Ø 8 x 8 – 50 × 50 mm Longueur : 350 mm
Barres plates 3 x 75 – 25 × 75 mm
(épaisseur x largeur)
Longueur : 350 mm
SPARKAL® X FIN
Tubes Ø 0,5 – 6 mm Longueur : 175 mm
Barres Ø 0,5 – 6 mm Longueur : 175 mm

Si vous êtes intéressé par des dimensions spécifiques ou par des produits semi-finis fabriqués à partir d’autres matériaux en W-MMC, veuillez nous contacter.

Boutique en ligne

Commandez rapidement et facilement des tôles, des barres, des rubans et des fils ainsi que d’autres produits dans des dimensions configurables sur notre boutique en ligne.

Découvrez nos produits sur la boutique en ligne Plansee

Téléchargements

Vous voulez en savoir plus sur nos composites à matrice métallique à base de tungstène ? Vous souhaitez obtenir plus d’informations sur l’usinage, les technologies d’assemblage et le traitement de surface ? Lisez alors notre brochure sur les matériaux ou consultez nos fiches techniques de sécurité.

Brochure : Tungsten-based metal matrix composites
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