Примеры статей
Тугоплавкие металлы
Тугоплавкие металлы, по технической классификации - металлы, плавящиеся при температуре выше 1650-1700 °С; в число Т. м. (таблица) входят титан Ti, цирконий Zr, гафний Hf (IV группа периодической…
Вольфрамовые сплавы
Вольфрамовые сплавы, сплавы на основе вольфрама. Для легирования В. с. применяют металлы (Mo, Re, Cu, Ni, Ag и др.), окислы (ThO2), карбиды (TaC) и другие соединения, которые вводят в W для повышения его жаропрочности, пластичности (при температурах до 500°С), обрабатываемости, а также обеспечения необходимого комплекса физических свойств. В. с. получают методами порошковой металлургии или сплавлением компонентов в дуговых и электроннолучевых печах. В промышленности применяются главным образом металлокерамические В. с. По структуре различают 3 группы В. с.: сплавы — твёрдые растворы, псевдосплавы с соединениями (искусственные дисперсные системы, см. Тугоплавкие металлы) и псевдосплавы с металлами.
Основными В. с. с однофазной структурой твёрдого раствора являются сплавы W с Mo (до 50%) и Re (до 30%). При добавлении Mo повышается жаропрочность и электросопротивление сплава; кроме того, у сплавов W — Mo термический коэффициент расширения примерно такой же, как у различных сортов тугоплавкого стекла. Эти сплавы легче обрабатываются по сравнению с чистым W. В. с. с 20—50% Mo применяют в электровакуумных приборах для изготовления нагревателей, экранов и др. Рений в твёрдом растворе на основе W существенно повышает низкотемпературную пластичность и соответственно обрабатываемость. Максимальной пластичностью обладают В. с. с 20—28% Re. При дальнейшем увеличении содержания Re пластичность вновь начинает падать из-за выделения избыточной σ-фазы. Кроме повышенной пластичности, сплавы W — Re отличаются высокой жаропрочностью и большой термо-эдс в паре с W и между собой. Несмотря на дефицитность и дороговизну Re, эти сплавы в 50-х гг. начали использоваться в электровакуумных приборах (сплавы с 5—30% Re) и в качестве термопарных материалов, предназначенных для работы вплоть до 2500°С.
Искусственные дисперсные системы на основе W с 0,5—2% ThO2 и 0,3—0,5% TaC отличаются рекордно высокими температурами рекристаллизации (до 2000°С) и показателями жаропрочности (при 2200°С — в 2—3 раза большими, чем у нелегированного W). Кроме того, ThO2 улучшает эмиссионные характеристики сплава. Эти сплавы применяют в электровакуумных приборах, а также для изготовления некоторых деталей двигателей ракет и самолётов.
Псевдосплавы W с нерастворяющимися в нём Cu и Ag (вводимыми раздельно или вместе в количестве от 5 до 40%) имеют гетерогенную структуру, состоящую из зёрен W, окружённых прослойками Cu и Ag или их сплава. Эти материалы сочетают высокую твёрдость, жаропрочность, износостойкость, сопротивление электроэрозии, свойственные W, с хорошей электро- и теплопроводностью Cu и Ag. Из этих В. с. изготовляют электроконтакты. Вольфрам, пропитанный Ag и Cu, применяется и в других областях (например, как материал для сопел неохлаждаемых ракетных двигателей). Близкую к псевдосплавам W с Cu и Ag структуру имеют так называемые "тяжёлые сплавы" W с 3—10% Ni и 2—5% Cu. Их плотность после спекания спрессованных заготовок достигает 18 г/см3. "Тяжёлые сплавы" используют в качестве материалов защиты от g-излучения в радиотерапии и при изготовлении контейнеров для хранения радиоактивных препаратов. Большая плотность "тяжёлых сплавов" позволяет применять их и в других областях — для изготовления роторов гироскопов, противовесов для самолётов и т.д.
Плавленые В. с., предназначаемые для производства крупногабаритных полуфабрикатов и изделий, работающих при температурах свыше 1500°С, пока не выпускаются в промышленных масштабах из-за технологических трудностей.
Разрабатываемые и осваиваемые плавленые В. с. представляют собой твёрдые растворы, дополнительно упрочнённые небольшим количеством дисперсных частиц карбидов (реже окислов и боридов). В качестве металлических добавок применяют Mo, Ta, Re, Zr, Nb, Ti. Первые три вводятся в количестве нескольких % и даже десятков %, а последние — в десятых долях %. Предельное количество легирующих элементов подбирают, исходя из минимально необходимой низкотемпературной пластичности. Перспективными В. с., сочетающими высокую жаропрочность с удовлетворительной низкотемпературной пластичностью, являются сплавы (содержащие добавки в % ): W+(1+10) Re+(1+10) Ta, W+25Mo+0, l¸0,15Zr+0,05C, W+0,05¸2Nb+0,001¸0,02C. Двойной сплав W с 15% Mo предназначен для изготовления лопаток реактивных двигателей.
Лит.: Справочник по машиностроительным материалам, т. 2, М., 1959; Савицкий Е. М., Бурханов Г. С., Металловедение тугоплавких металлов и сплавов, М., 1967.
В. С. Золоторевский.