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Tungstènes

Métal de transition de structure cubique centrée, le tungstène est réputé pour sa dureté. On le trouve dans différents minerais tels que la scheelite, la ferbérite, la wolframite ou encore l’hübnérite. Isolé à la fin du XVIIIe siècle, le tungstène est produit par réduction de l’oxyde de tungstène qui compose pour partie les minerais. Les ressources actuelles, sous forme de dépôts, sont puisées en Amérique du Sud, en Asie, en Californie ou encore en Russie. Au rythme de la production annuelle actuelle, les réserves sont estimées à 50 ans, mais plus de 30% du tungstène aujourd’hui utilisé provient du recyclage.

Les propriétés du tungstène

L’une des caractéristiques de ce métal de couleur gris-blanc est son point de fusion, qui, à 3 422°, est le plus élevé parmi l’ensemble des métaux. Par conséquent, le tungstène n’est jamais fondu, la fabrication des pièces se fait par frittage et écrouissage à très haute température.

C’est également le métal présentant la plus importante résistance à la traction (406 GPa). Le tungstène conserve ainsi sa rigidité et sa résistance mécanique jusqu’à plus de 2 000°, température à laquelle la charge de rupture en traction se rapproche encore des 100 N/mm².

S’il reste parfaitement stable dans les solutions corrosives comme dans d’autres métaux liquides, le tungstène, en revanche, est réactif à l’oxygène dès 500°. Il ne peut donc être travaillé que sous gaz protecteur ou sous vide dès lors que la manipulation se fait à haute température.

Alliage de tungstène et applications

Le tungstène pur n’est pas usinable à l’outil, en raison de sa masse volumique. Il faut donc utiliser des alliages pour en augmenter la ductilité, à l’image des marques Denal®, Sparkal®, Inermet® ou Elmet® du groupe Arcom Industries. Les alliages de tungstène les plus courants incluent 1 à 2% de thorine, 10 à 25% de rhénium ou encore du silicate de potassium – voire de l’aluminium.

Le tungstène à l’état pur sert à des applications électriques. Les pièces produites par usinage, souvent des pièces d’usure, trouvent leurs applications dans les industries automobile, aéronautique, aérospatiale, mais aussi l’horlogerie et le secteur médical. Les secteurs pétroliers et gaziers utilisent aussi des pièces en tungstène, en particulier pour les buses.

Ces utilisations s’expliquent par les caractéristiques des alliages de tungstène qui présentent à la fois une dureté et une densité très élevées. Les pièces s’avèrent également très résistantes aux chocs, à l’usure, aux très hautes températures comme aux pressions extrêmes. Elles assurent encore une protection contre les rayons gamma et les rayons X, ce qui permet notamment de fabriquer des blindages.

Les matériaux couramment utilisés sont notamment les WK65, WVM et WVMW (tungstène « dopé » au potassium), les WL avec les nuances WL10, WL15 et WL20 pour les électrodes, différents types d’alliage WRe (tungstène-rhénium) et WCu (tungstène-cuivre). Des matériaux composites comme les marques Densimet® et Inermet® présentent une densité équivalente à celle du tungstène pur (17-18 g/cm3), mais une meilleure usinabilité.

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