ВОЛЬФРА́МОВЫЕ СПЛА́ВЫ
-
Рубрика: Технологии и техника
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ВОЛЬФРА́МОВЫЕ СПЛА́ВЫ, сплавы на основе вольфрама. В качестве легирующих добавок применяются металлы (напр., $\ce{Mo, Re, Cu, Ni, Ag}$), оксиды ($\ce{ThO2, Y2O3, La2O3}$), карбиды ($\ce{TaC, ZrC, HfC}$) и др. В. с. характеризуются высокими тугоплавкостью и жаропрочностью. В зависимости от состава сплава и способа произ-ва В. с. имеют предел прочности 1000–6000 МПа при 20 °C, длительную (до 100 ч) прочность 80–140 МПа при 1200 °C, высокое сопротивление ползучести при 1100–2500 °C, низкие диффузионную подвижность и коэф. термич. расширения (4,32·10–6 К–1 при 273–373 К), высокие теплопроводность (177–200 Вт/м·К), электропроводность (4,84 мкОм·см при 273 К) и сопротивление коррозии в кислотах, расплавах легкоплавких металлов, стёкол, оксидной керамики и др.
В процессе произ-ва В. с. необходимы: очистка шихты – для уменьшения низкотемпературной хрупкости, вызванной низкой прочностью границ зёрен из-за загрязнения их разл. примесями; термическая обработка – для перераспределения и снижения удельной концентрации примесей на границе зёрен; деформация – для измельчения зёрен. Вводимые легирующие добавки оказывают разл. действие. Напр., $\ce{Mo}$ (при содержании ок. 2%) существенно измельчает зерно вольфрама; $\ce{Fe, Ni, Pd, Ru, Re}$ (до 0,3%) эффективно воздействуют на вытеснение дефектов и примесей с границ зёрен; редкие и редкоземельные металлы (напр., до 1% $\ce{Ti, Y}$) связывают присутствующий в сплаве кислород в тугоплавкие оксиды; $\ce{Re}$ повышает пластичность (т. н. рениевый эффект); тугоплавкие оксиды ($\ce{ThO2, Y2O3, La2O3}$ и др.) улучшают эмиссионные свойства; введение микроприсадок ($\ce{Al2O3 + K2O + SiO2}$) обеспечивает формирование вытянутых зёрен при высокотемпературной рекристаллизации, что применяется в произ-ве сильно тянутой проволоки (т. н. непровисающий В. с. для нитей накаливания осветит. ламп). В сплавах на основе $\ce{W – Re – Mo}$ введение до 0,4% карбидов и до 2% оксидов повышает вязкость разрушения (трещиностойкость), а карбиды $\ce{Zr}$ и $\ce{Hf}$, образующие дисперсные частицы (10–100 нм), увеличивают жаропрочность сплава (напр., предел прочности литого В. с. 350–450 МПа, 220–350 МПа и 150–200 МПа при 1800, 2000 и 2300 °C соответственно).
В. с. получают методами порошковой металлургии или сплавлением компонентов в дуговых и электронно-лучевых печах; во избежание окисления все операции проводят в восстановительной (водород) или инертной (аргон) атмосфере. Сплавы производят в виде штабиков, порошковых изделий сложной формы, слитков, фасонных отливок, монокристаллов. Кроме того, изделия сложной формы, в т. ч. перфорированные, получают газофазным осаждением при диссоциации хлоридов или фторидов вольфрама. Деформацию порошковых и литых сплавов осуществляют при постепенном понижении темп-ры (от 2000 до 400 °C) экструзией, ковкой, штамповкой, прокаткой, волочением и др.; применяется также навивка спиралей из проволоки, вырубка листа, пайка, диффузионная и электронно-лучевая сварка.
Из В. с. изготовляют нити в лампах накаливания, катоды в источниках света, прецизионные контакты, высокотемпературные термопары, выводы электровакуумных приборов, нагреватели электропечей, сварочные электроды, плазмотроны, аноды и катоды рентгеновских трубок, тигли, используемые для вакуумной металлизации и расплавов керамик, легкоплавких металлов, выращивания монокристаллов гранатов, сапфира и др. К вольфрамовым также относятся тяжёлые сплавы (на основе $\ce{W – Ni – Fe \:и \:W – Ni – Cu}$), применяемые для изготовления боеприпасов, контейнеров для хранения радиоактивных изотопов, роторов гироскопов, в элитном спортинвентаре и др.; твёрдые сплавы (на основе карбида вольфрама – $\ce{WC}$) – для изготовления режущих инструментов; «потеющие» сплавы (на основе $\ce{W – Cu}$), применяемые в соплах ракетных двигателей.