Incorporation of tungsten metal fibers in a metal and ceramic matrix

Incorporación de fibras metálicas de wolframio en una matriz metálica y cerámica

Las fibras de tungsteno tienen una alta resistencia a la tracción, pero una pobre resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas. Utilizando esta primera característica y para evitar la oxidación de los materiales compuestos recubiertos de tungsteno en los que el requisito principal: refuerzo contra la destrucción o deformación, se estudió en fibras de tungsteno y alambres de tungsteno que fueron recubiertos mediante la aplicación de los polvos de metal y cerámica a través de dispositivo de pulverización de plasma en generador de plasma WSP®. La deposición tuvo lugar en una atmósfera de Ar + 7 % H₂, suficiente para reducir las trazas oxidadas de tungsteno.

INTRODUCCIÓN

La investigación sobre materiales destinados a ser utilizados en condiciones extremas, es decir, a altas temperaturas y presiones, presenta un gran número de variantes. Mientras que el vacío ultraalto o las presiones ultraaltas pueden considerarse ciertamente condiciones extremas, con la temperatura la cosa es más fácil. A temperaturas muy bajas, todas las sustancias se encuentran en estado sólido, donde los parámetros de diseño son más fácilmente alcanzables. Por el contrario, la temperatura no tiene límite superior y su aumento provoca cambios de fase al estado líquido, al gaseoso y, por último, al plasma. Hoy en día no hay ningún problema para alcanzar en el estado de plasma temperaturas de cientos de miles de grados Kelvin. El problema, sin embargo, radica en los materiales de construcción de dispositivos en los que deben utilizarse temperaturas ultraelevadas. El límite actual de todos los elementos en esta dirección está representado por el wolframio con un punto de fusión (mp) de 3 420 °C y para las aleaciones por el carburo de tántalo y el hafnio con puntos de fusión de aproximadamente 3 800 °C. Estos datos ponen de relieve el hecho de que, por encima de una temperatura de 4 000 °C, no existe nada en la Tierra en estado sólido que pueda utilizarse para construir dispositivos destinados a ser utilizados en temperaturas extremas.

En la actualidad, la última aproximación a la utilización de ultra - altas temperaturas es para la generación de plasma, necesario para iniciar la fusión nuclear en dispositivos tipo Tokamak con vistas a obtener una fuente infinita de soluciones energéticas [1, 2]. Esto se basa en el desarrollo de materiales basados en tungsteno, por ejemplo, cermets que alteran o mejoran la conductividad térmica, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la radiación neutrónica, etc., por ejemplo, en el proyecto ITER [3 - 5]. Sin embargo, también reducen el límite de utilización a altas temperaturas. No obstante, estos materiales pueden utilizarse en muchos otros sectores técnicos en los que es necesario aumentar la resistencia mecánica a altas temperaturas y, al mismo tiempo, proteger las piezas metálicas de la oxidación y la posible corrosión química.