The influence of tungsten alloying on the mechanical properties of tantalum

Résumé
Pour des alliages de tantale-tungsten ayant des compositions nominale de tantale entre 0 et 10% en poids, de tests mécaniques à des températures entre 77 et 400 K, et des taux d'élongation variant de 0.000016 à 6800 s^-1, l'addition de tungsten réduit de manière notable la dépendance du fluage du tantale sur le taux d'élongation au voisinnage de la déformation plastique. Le comportement du taux d'élongation sur le durcissement de l'alliage change de manière subtile, le rendant plus proche du comportement du cuivre, un métal c.f.c. Ces effets se font sentir dans les contraintes limitantes de déformation plastiques uniformes calculées à partir de nos courbes de fluage : pour le tantale sans éléments d'alliage, la containte d'instabilité semble diminuer de manière dramatique pour des taux d'élongation supérieurs à environ 0.005 s^-1, alors que pour les alliages de tungsten, elle reste inchangée ou augmente faiblement. Les alliages de tungsten peuvent par conséquent être plus performants que le tantale sans alliage, pour des applications qui nécéssitent une ductilité importante à des taux d'élongation élevés. Nous discutons brièvement les mécanismes éventuels de fluage du tantale et le role des additions de tungsten sur les effets qui ont été observés.

Abstract
In mechanical tests of tantalum-tungsten alloys with nominal tungsten contents between 0 and 10 wt% for strain rates between 0.000016 and 6800 s^-1 and temperatures between 77 and 400 K, the addition of tungsten noticeably reduces the strain-rate dependence of the flow stress of tantalum near yield. It also subtly alters the strain-rate behavior of the work hardening, making it more like that of copper, an fcc metal. These effects are reflected in the limiting strains for uniform plastic deformation calculated from our flow curves. For unalloyed tantalum, the instability strain appears to drop dramatically for strain rates in excess of approximately 0.005 s^-1, whereas for tungsten bearing alloys, it remains unchanged or increases slightly. Tungsten alloys may therefore be preferable to unalloyed tantalum in applications that demand substantial ductility at high rates of strain. We briefly discuss possible mechanisms for plastic flow in tantalum and how they might be affected by tungsten additions to produce the effects we observe.