Le Tungstène :
un métal solide et résistant
Le tungstène, dont le nom signifie « pierre lourde » en suédois, est un métal reconnu pour ses propriétés physiques et chimiques hors du commun. Il possède la température de fusion la plus élevée parmi tous les métaux, atteignant environ 3 410 °C. À haute température, sa résistance à la traction est également inégalée, dépassant les 1 650 °C, ce qui en fait un matériau idéal pour les environnements extrêmes.
Propriétés physiques et chimiques
Le tungstène est de couleur gris à blanc cassé. Lorsqu’il est exposé à l’air, il développe naturellement une fine couche d’oxyde qui le protège de la corrosion. Cette capacité d’autoprotection en fait un métal particulièrement durable. À l’état pur, avec une teneur de 99,99 %, il est facile à travailler. En revanche, il devient cassant lorsqu’il contient des impuretés.
Ce métal est également un bon conducteur de chaleur et d’électricité. Son coefficient de dilatation thermique est relativement faible, ce qui le rend compatible avec des matériaux comme le verre. Sa densité est très élevée, presque deux fois supérieure à celle du plomb, ce qui le classe parmi les métaux les plus denses utilisés en industrie.
Production et transformation du tungstène
Le tungstène est principalement produit par des procédés de métallurgie des poudres, en raison de sa très haute température de fusion. Le processus de sinterización consiste à chauffer la poudre de tungstène sans la faire fondre totalement. Sous l’effet de la chaleur, les grains se soudent entre eux, formant ainsi des pièces cohérentes et robustes.
La poudre de tungstène peut ensuite être transformée en différentes formes comme des fils, des tiges, des tubes ou des plaques. Ces produits semi-finis sont formés par laminage, forgeage ou étirage afin d’obtenir une densité proche de celle du tungstène pur. Ces étapes permettent également d’améliorer la résistance, la plasticité et la ténacité des matériaux, tout en facilitant leur mise en forme.
Alliages de tungstène : une réponse à des besoins industriels spécifiques
Le tungstène est souvent allié à d’autres métaux pour en renforcer certaines propriétés comme la conductivité, la résistance à l’usure ou encore la densité.
Tungsteno-Cobre (W/Cu)
L’alliage tungstène-cuivre contient entre 6 % et 50 % de cuivre. Il se distingue par sa bonne résistance à haute température, sa conductivité thermique et électrique efficace, ainsi que par sa robustesse mécanique. Facile à usiner, il offre également une excellente capacité de refroidissement et une densité très élevée.
Tungsteno-torio (WTh)
Composé de 0,8 % à 4,2 % d’oxyde de thorium (ThO₂), cet alliage améliore les performances de soudage des électrodes. Il est apprécié pour sa stabilité à haute température, mais son utilisation tend à diminuer en raison de sa légère radioactivité, au profit d’alliages non radioactifs.
Tungsteno-Lantano (WL)
Le tungstène lanthane contient entre 0,8 % et 2,2 % d’oxyde de lanthane (La₂O₃). C’est un matériau non radioactif qui présente de très bonnes performances au soudage. Il affiche une conductivité électrique proche de celle du tungstène thorié à 2 %, ce qui permet de le substituer sans nécessiter de modifications des paramètres de soudage.
Tungsteno-Níquel-Hierro (WNiFe)
Cet alliage est utilisé lorsque des propriétés comme la densité élevée, l’usinabilité et le ferromagnétisme sont requises. Il possède une densité de 18,8 g/cm³ et une résistance à la traction comprise entre 700 et 1 000 MPa. Il offre une excellente protection contre les rayonnements, supérieure à celle du plomb à épaisseur égale. Il bénéficie également d’un faible coefficient de dilatation, d’une bonne conductivité thermique, et d’une excellente aptitude au soudage et à l’usinage. Par rapport à l’alliage tungstène-nickel-cuivre, il présente de meilleures propriétés mécaniques et de traitement, en plus d’être ferromagnétique.
Tungsteno-Níquel-Cobre (WNiCu)
Ce type d’alliage est utilisé dans les applications où une densité élevée est souhaitée sans les propriétés magnétiques du fer. Il partage de nombreuses caractéristiques avec le WNiFe, notamment une densité et une résistance élevées, une excellente radioprotection, ainsi qu’une bonne conductivité thermique et une faible dilatation thermique. Sa capacité à absorber les rayons X et gamma en fait un matériau de choix pour la radioprotection. Toutefois, il n’est pas ferromagnétique.
Tungsteno-Níquel-Molibdeno-Hierro (WNiMoFe)
Cet alliage est conçu pour une meilleure tenue à la fatigue thermique. Il réduit les problèmes de collage et de tension de surface lors des procédés de moulage. Il affiche une faible perte de chaleur, une conductivité thermique élevée, et une excellente capacité d’usinage. L’un de ses avantages majeurs est qu’il ne nécessite aucun traitement thermique avant ou après l’usinage, ce qui simplifie sa mise en œuvre.
Le tungstène et ses alliages sont présents dans de nombreux secteurs industriels. Ils sont utilisés dans l’aéronautique, l’électronique, le médical, l’automobile, la défense, ou encore pour la fabrication d’électrodes de soudage par points. Grâce à leur densité, leur robustesse et leur capacité à résister aux conditions extrêmes, ils répondent aux exigences des environnements industriels les plus sévères.
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