Table des matières
Chapitre 1 Aperçu des billes en alliage de tungstène
1.1 Définition des billes en alliage de tungstène
1.2 Système de composition des billes en alliage de tungstène
1.2.1 Matrice du noyau sphérique en alliage de tungstène : Propriétés et exigences du tungstène
1.2.2 Liant à billes en alliage de tungstène : rôles du nickel, du fer et du cuivre
1.2.3 Fonctions des additifs à l’état de traces dans les billes en alliage de tungstène
1.3 Paramètres de performance des billes en alliage de tungstène de compositions différentes
1.4 Spécifications et dimensions communes des billes en alliage de tungstène
1.5 Applications de base des billes en alliage de tungstène
1.6 Contexte de développement des billes en alliage de tungstène
1.6.1 Phase initiale de recherche et développement (milieu du XXe siècle – années 1980)
1.6.2 Stade de développement de l’industrialisation (années 1990 – début du XXIe siècle)
1.6.3 Étape de mise à niveau haute performance (depuis le 21e siècle)
Chapitre 2 Propriétés fondamentales des billes en alliage de tungstène
2.1 Caractéristiques de densité des sphères en alliage de tungstène
2.1.1 Plage de valeurs du paramètre de densité des sphères en alliage de tungstène
2.1.2 Comparaison de la densité des billes en alliage de tungstène avec celles en plomb, en acier et en autres matériaux
2.2 Caractéristiques de résistance des billes en alliage de tungstène
2.3 Caractéristiques de dureté des billes en alliage de tungstène
2.4 Résistance à l’usure des billes en alliage de tungstène
2.5 Conductivité thermique des billes en alliage de tungstène
2.6 Conductivité électrique des sphères en alliage de tungstène
2.7 Stabilité thermique des sphères en alliage de tungstène
2.8 Avantages et applications non magnétiques des billes en alliage de tungstène
2.9 Performance de blindage contre les rayonnements neutroniques des sphères en alliage de tungstène
2.10 Performance de protection contre les rayonnements gamma des sphères en alliage de tungstène
2.11 Facteurs affectant les performances des billes en alliage de tungstène
2.11.1 Effet du rapport des composants sur les performances des billes en alliage de tungstène
2.11.2 Influence du procédé de préparation sur les propriétés des billes en alliage de tungstène
2.11.3 Influence des traitements ultérieurs sur les propriétés des billes en alliage de tungstène
2.12 Fiche de données de sécurité des billes en alliage de tungstène par CTIA GROUP LTD
Chapitre 3 Classification des billes en alliage de tungstène
3.1 Classification des billes en alliage de tungstène selon leur composition
3.1.1 Sphères en alliage W-Ni-Fe
3.1.2 Sphères en alliage W-Ni-Cu
3.1.3 Sphères en alliage W-Cu
3.1.4 Billes en alliage W-Ag
3.1.5 Billes en alliage de tungstène de compositions différentes
3.2 Classification des billes en alliage de tungstène selon leur précision
3.2.1 Billes en alliage de tungstène de précision
3.2.2 Billes en alliage de tungstène de qualité ordinaire
3.3 Classification des billes en alliage de tungstène par application
3.3.1 Billes en alliage de tungstène de qualité contrepoids
3.3.2 Sphères en alliage de tungstène de qualité blindage
3.3.3 Billes en alliage de tungstène pour roulements
3.3.4 Boules de santé en alliage de tungstène
3.3.5 Billes en alliage de tungstène pour collimateurs médicaux
3.3.6 Billes en alliage de tungstène pour composants inertiels aérospatiaux
3.3.7 Billes en alliage de tungstène à usage civil (telles que des plombs de pêche)
Chapitre 4 Procédé de préparation des billes en alliage de tungstène
4.1 Prétraitement des matières premières pour les billes en alliage de tungstène
4.1.1 Purification de la poudre de tungstène pour sphères en alliage de tungstène
4.1.2 Proportionnement et mélange des éléments des sphères en alliage de tungstène
4.2 Procédé de formage des billes en alliage de tungstène
4.2.1 Pressage à froid et pressage isostatique de sphères en alliage de tungstène
4.2.2 Comparaison des avantages et des inconvénients des procédés de formage de billes en alliage de tungstène
4.3 Procédé de frittage des sphères en alliage de tungstène
4.3.1 Contrôle de la température et du temps de maintien des billes en alliage de tungstène
4.3.2 Avantages du frittage sous vide des billes en alliage de tungstène
4.4 Traitement ultérieur des billes en alliage de tungstène
4.4.1 Rectification et polissage des billes en alliage de tungstène
4.4.2 Traitement de surface anticorrosion des sphères en alliage de tungstène
4.5 Points clés de contrôle qualité pour les billes en alliage de tungstène
4.5.1 Contrôle de la pureté des matières premières pour les billes en alliage de tungstène
4.5.2 Contrôle de l’uniformité de la densité de formage des billes en alliage de tungstène
4.5.3 Essais de stabilité des performances après frittage des sphères en alliage de tungstène
4.6 Contrôle qualité des billes en alliage de tungstène
4.6.1 Essai de densité des sphères en alliage de tungstène
4.6.2 Contrôle de la précision dimensionnelle des billes en alliage de tungstène
4.6.3 Essais de résistance des billes en alliage de tungstène
4.6.4 Essai de dureté des billes en alliage de tungstène
4.6.5 Essais de performance de blindage des sphères en alliage de tungstène
4.7 Système standard pour les billes en alliage de tungstène
4.7.1 Norme nationale chinoise (GB/T) pour les billes en alliage de tungstène
4.7.2 Normes industrielles internationales pour les billes en alliage de tungstène
4.7.3 Normes relatives aux alliages de tungstène en Europe, en Amérique, au Japon et en Corée du Sud
4.7.4 Normes spécifiques à l’industrie pour les billes en alliage de tungstène
Chapitre 5 Domaines d’application des billes en alliage de tungstène
5.1 Application des billes en alliage de tungstène dans les contrepoids généraux
5.1.1 Contrepoids à billes en alliage de tungstène pour machines d’ingénierie
5.1.2 Contrepoids à billes en alliage de tungstène pour équipements sportifs
5.1.3 Billes en alliage de tungstène à usage civil (plombs de pêche, contrepoids pour maquettes)
5.1.4 Billes en alliage de tungstène pour vannes de forage pétrolier et contrepoids de pipelines
5.2 Applications des billes en alliage de tungstène dans les domaines de la mécanique industrielle et de précision
5.2.1 Billes en alliage de tungstène pour composants inertiels mécaniques de précision
5.2.2 Billes en alliage de tungstène pour roulements de haute précision
5.2.3 Billes résistantes à l’usure pour cribles vibrants et équipements de séparation
5.2.4 Grenaillage d’alliages de tungstène pour la pulvérisation et le traitement de surface
5.2.5 Billes en alliage de tungstène pour l’étalonnage des instruments de mesure et des balances
5.3 Applications des billes en alliage de tungstène dans les domaines militaires et spéciaux de pointe
5.3.1 Billes en alliage de tungstène pour collimateurs en radiothérapie médicale
5.3.2 Sphères en alliage de tungstène pour la protection contre les rayonnements et l’absorption des neutrons dans l’industrie nucléaire
5.3.3 Billes en alliage de tungstène pour applications de navigation inertielle et de volant d’inertie dans l’aérospatiale
5.3.4 Sphères en alliage de tungstène pour pénétrateurs à énergie cinétique et noyaux de projectiles à charge creuse
5.3.5 Billes en alliage de tungstène pour volants d’inertie et gyroscopes de contrôle d’attitude de satellites
5.4 Applications des billes en alliage de tungstène dans les domaines émergents et de pointe
5.4.1 Équilibrage des sphères en alliage de tungstène pour armes laser et systèmes à énergie dirigée
5.4.2 Billes en alliage de tungstène pour l’équilibrage et le contrepoids des véhicules hypersoniques
5.4.3 Billes en alliage de tungstène pour véhicules d’exploration en eaux profondes et sous-marins
5.4.4 Billes en alliage de tungstène pour le soudage par ultrasons des languettes de batteries à énergie nouvelle
5.4.5 Billes en alliage de tungstène pour oscillateurs de filtre de station de base de communication 5G
5.4.6 Billes en alliage de tungstène pour rotors de montres haut de gamme et mécanismes de remontage automatique
Chapitre 6 Problèmes de qualité courants et solutions pour les billes en alliage de tungstène
6.1 Causes et méthodes d’élimination des fissures superficielles dans les sphères en alliage de tungstène
6.2 Réglage et prévention des écarts dimensionnels hors tolérance des billes en alliage de tungstène
6.3 Gestion des problèmes d’inhomogénéité de densité et de ségrégation dans les sphères en alliage de tungstène
6.4 Amélioration des défauts de porosité et de porosité à la surface des sphères en alliage de tungstène
Technologie de correction de la sphéricité et de la rondeur des alliages de tungstène 6.5
6.6 Méthodes de correction d’une dureté excessivement faible ou élevée des billes en alliage de tungstène
6.7 Recherche et amélioration des défauts d’inclusion internes dans les sphères en alliage de tungstène
6.8 Traitement des ébréchures et des éclats lors de l’étape de meulage et de polissage des billes en alliage de tungstène
Appendice
Terminologie des billes en alliage de tungstène
Références
Chapitre 1 Aperçu des billes en alliage de tungstène
1.1 Définition des billes en alliage de tungstène
Les sphères en alliage de tungstène sont des composants fonctionnels sphériques haute densité, composés principalement de tungstène, associé à des liants tels que le nickel, le fer et le cuivre, par métallurgie des poudres. Elles représentent une extension significative des matériaux composites classiques à base de tungstène haute densité, notamment en termes de géométrie. Contrairement aux sphères traditionnelles en acier, en céramique ou en plomb, les sphères en alliage de tungstène combinent la densité, la dureté et la résistance extrêmement élevées du tungstène avec une ténacité, une usinabilité et une adaptabilité environnementale nettement améliorées grâce à l’alliage. Ceci leur confère un avantage global irremplaçable dans les applications exigeant une masse importante, un blindage puissant ou un fonctionnement fiable dans des conditions extrêmes, le tout dans un volume réduit.
Du point de vue de la science des matériaux, les sphères en alliage de tungstène sont essentiellement des sphères quasi-isotropes formées de particules de tungstène encapsulées et fortement liées par une phase liante continue ou semi-continue. Leur microstructure présente une caractéristique biphasée typique : « particules de tungstène dures + phase liante tenace ». Cette structure conserve les propriétés physico-chimiques intrinsèques du tungstène en tant que métal réfractaire, tout en palliant les défauts majeurs du tungstène pur, tels que sa grande fragilité et son impossibilité quasi totale de mise en forme plastique, grâce à l’effet de pontage de la phase liante. Ceci permet la production stable d’une gamme complète de sphères, dont la taille varie du micromètre à la dizaine de millimètres, avec une précision allant de l’ordinaire à l’ultra-précision, dans des conditions industrielles.
Du point de vue des applications d’ingénierie, les billes en alliage de tungstène ont depuis longtemps dépassé leur rôle traditionnel de « billes de contrepoids » ou de « billes de roulement », pour devenir des composants structurels et fonctionnels intégrés essentiels. Elles combinent contrepoids haute densité, protection contre les radiations, stockage d’énergie inertielle, résistance à l’usure et à la corrosion, et mesures de précision. C’est pourquoi les billes en alliage de tungstène sont largement considérées comme un matériau de base indispensable dans l’aérospatiale moderne, l’imagerie en médecine nucléaire, les munitions spéciales à double usage, les instruments de précision et les équipements pour les énergies émergentes. Leur importance ne cesse de croître à mesure que les équipements évoluent vers des modèles plus légers, plus performants et plus précis.
1.2 Système de composition des billes en alliage de tungstène
tungstène se composent de trois couches : une matrice centrale, une phase liante et des additifs fonctionnels en traces. Les proportions et les types de ces trois composants déterminent directement la densité, les propriétés mécaniques, les caractéristiques magnétiques, le pouvoir de blindage et l’adaptabilité environnementale de la sphère finale. Une composition optimisée permet un contrôle précis des performances et une adéquation fonctionnelle optimale, tout en garantissant une teneur élevée en tungstène. Ceci permet la fabrication de gammes de sphères en alliage de tungstène hautement spécialisées pour diverses applications.
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