www.wikidata.uk-ua.nina.az

Вольфрамові сплави Вольфра мові спла ви англ tungsten alloys сплави на основі вольфраму Для легування вольфрамових сплав

Вольфрамові сплави

Вольфра́мові спла́ви (англ. tungsten alloys) — сплави на основі вольфраму. Для легування вольфрамових сплавів застосовують метали (Mo, Re, Ta, Cu, Ni, Ag та ін.), оксиди (ThO2), карбіди (TaC) та інші сполуки, які вводять у вольфрам для підвищення його жароміцності, пластичності (при температурах до 500 °С), здатності до оброблення, а також забезпечення потрібного комплексу фізичних властивостей (наприклад, електричного опору). Вольфрамові сплави отримують методами порошкової металургії або сплавленням компонентів в дугових та електронно-променевих печах. У промисловості застосовуються переважно металокерамічні вольфрамові сплави.

Види вольфрамових сплавів Редагувати

За структурою розрізняють дві групи вольфрамових сплавів:

Сплави з однофазною структурою Редагувати

До однофазних належать сплави вольфраму, леговані Мо, Та, Re, Nb, Zr, Ti. Перші три вводяться у кількостях декількох відсотків і навіть десятків відсотків, а решта — у десятих частках процента. Основними вольфрамовими сплавами з однофазною структурою твердого розчину є сплави вольфраму з молібденом (до 50 %) і ренієм (до 30 %).

При додаванні молібдену підвищується жароміцність та питомий електричний опір сплаву; крім цього, у сплавів системи W-Mo коефіцієнт теплового розширення приблизно такий же, як у різних сортів тугоплавкого скла. Ці сплави легше обробляються порівняно з чистим вольфрамом. Максимальний рівень міцності сплавів W-Mo відповідає легуванню 15 % Mo. Міцність зберігається до температури 2200 °С, подальше зростання температури призводить до прискорення дифузії у присутності молібдену, показники міцності зменшуються.

Вольфрамові сплави з 20—50 % Mo застосовують в електровакуумних приладах для виготовлення нагрівників, екранів тощо.

Реній у твердому розчині на основі W суттєво підвищує низькотемпературну пластичність й відповідно оброблюваність. Максимальну пластичність мають вольфрамові сплави з 20…28 % Re. При подальшому збільшенні вмісту Re пластичність знову починає спадати через виділення надлишкової σ-фази. Крім підвищеної пластичності, сплави W-Re відрізняються високою жароміцністю і великою термо-ерс у парі з W і між собою. Легування ренієм підвищує модуль пружності, питомий електричний опір, сплави характеризуються доброю зварюваністю.

Незважаючи на дефіцитність і високу вартість ренію, ці сплави у 1950-х роках стали використовуватись в електровакуумних приладах (сплави з 5…30 % Re) і як термопарні матеріали, що призначені для роботи аж до 2500°С.

При температурі 1600...2000 °С найбільший рівень міцності відповідає легуванню цирконієм, гафнієм, ніобієм, танталом (до 3 % атомних). Присутність в сплавах вуглецю підвищує міцність за рахунок утворення твердого розчину втілення та дисперсійного твердіння при виділенні карбідів. У випадку вольфраму, розчинне зміцнення супроводжується зменшенням технологічності, підвищенням крихкості. Винятком є легування ренієм, осмієм, рутенієм (пластичність зростає, температура плавлення знижується).

Використовують також сплави, що одночасно містять молібден (15-34 %) та реній (25-40 %). Для таких композицій є характерними висока пластичність матеріалу при кімнатній температурі (після рекристалізації) та висока міцність до температури 1800°С.

Гетерофазні сплави Редагувати

Штучні дисперсні системи з оксидами Редагувати

Високими міцністю і формостійкістю при високих температурах відрізняються гетерофазні вольфрамові сплави з додаванням оксидів: SiO2 (0,02…0,05 % за масою), K2O (0,001 %), А12О3 (0,001-0,003 %). Так, для дроту діаметром 100 мкм з цього сплаву σрозт становить при 1500 і 1800 °С відповідно 890 та 389 МПа.

Штучні дисперсні системи на основі вольфраму з 0,5…5 % ThO2 і 0,3…0,5 % TaC відрізняються рекордно високими температурами рекристалізації (до 2000 °С) й показниками жароміцності (при 2200°С — у 2…3 рази більшими, ніж у нелегованого W). Крім того, ThO2 покращує емісійні характеристики сплаву. Для прутків діаметром 2 мм, виготовлених зі сплаву із вмістом 1,5 % ThO2, σрозт при 1500, 1800 і 2000 °С становить відповідно 200, 100 і 80 МПа.

Ці сплави застосовують в електровакуумних приладах, а також для виготовлення деяких деталей двигунів ракет і літаків.

Гетерофазні сплави з металами Редагувати

Сплави з Zr, Nb, Hf, Та Редагувати

Гетерофазні вольфрамові сплави містять 0,15…0,60 атомних % карбону і 0,2…0,6 % Zr або Nb (Hf або Та). При температурах, вищих за 2300 °С ці сплави є пересиченими твердими розчинами легувальних елементів у вольфрамі. При температурах нижчих за 2300 °С з них виділяються високодисперсні частинки карбідів [Zr(Hf)W]C або [Ta(Nb)W]C (зміцнювальна фаза), що підвищує високотемпературну міцність сплавів. Тому такі сплави називаються дисперсно зміцненими. Оптимальний вміст карбідної фази 0,3…0,6 мольних %.

Високу міцність при температурах, що становлять 0,6…0,7 від температури плавлення сплаву, мають евтектичні сплави. Так, для сплаву із вмістом 12,7 % Nb, 0,14 % Zr, 0,29 % V та 0,19 % С, при 2000 °С σрозт=420 МПа. Евтектичні сплави мають підвищену температуру рекристалізації (від 1800 до 2000 °С). Однак вони є малопластичними і використовуються лише у литому стані.

Сплави з Cu і Ag Редагувати

Псевдосплави вольфраму з нерозчинними у ньому міддю і сріблом, що вводяться окремо або разом у кількостях від 5 до 40 %, мають гетерогенну структуру, що складається із зерен вольфраму, оточених прошарками міді чи срібла або їх сплаву. Ці матеріали поєднують високу твердість, жароміцність, зносостійкість, опір електричній ерозії, властиві W, з доброю електро- та теплопровідністю Cu та Ag. З цих вольфрамових сплавів виготовляють електричні контакти. Вольфрам, просочений Ag і Cu, застосовується й в інших галузях (наприклад, як матеріал для сопел неохолоджуваних ракетних двигунів).

Сплави систем W-Cu-Ni і W-Fe-Ni (важкі вольфрамові сплави) Редагувати

Поєднанням високих міцності і пластичності з корозійною стійкістю і здатністю поглинати гамма-випромінювання відрізняються гетерофазні сплави високої густини систем W-Cu-Ni (3…10 % Ni та 2…5 % Cu) і W-Fe-Ni (вміст W до 90…95 %). Ці сплави є системами, у яких кристалічна фаза W є зцементованою зв'язкою зі сплаву Cu-Ni і Fe-Ni. Їхня густина після спікання спресованих заготовок досягає 18 г/см3. До сплавів високої густини можна віднести також псевдосплави, із вмістом 12…30 % за об'ємом Cu або Ag. Останні отримують просочуванням пористої вольфрамової заготовки розплавом міді або срібла. Сплави відрізняються підвищеною твердістю, високими електро- й теплопровідністю.

«Важкі сплави» використовують як матеріали захисту від гамма-випромінювання в радіотерапії й при виготовленні контейнерів для зберігання радіоактивних препаратів. Велика густина «важких сплавів» дозволяє застосовувати їх і в інших сферах — для виготовлення роторів гіроскопів, противаг для літаків тощо.

Тверді вольфрамові сплави на основі карбіду вольфраму Редагувати

Основу так званих твердих вольфрамових сплавів становлять зерна карбіду вольфраму, зцементовані (при рідиннофазовому спіканні) кобальтом. Карбідна фаза може складатися лише з одного карбіду вольфраму (WC), двох карбідів (TiC і WC) або трьох (TiC, TaC та WC). Твердість сплавів на основі WC залежно від вмісту WC змінюється від 900 до 830 МПа (за Роквеллом), на основі WC і TiC 920…870 МПа, на основі WC, TiC та ТаС 890…870 МПа (також за Роквеллом).

Недоліки Редагувати

Недоліком вольфрамових сплавів є недостатній опір корозійному руйнуванню при високих температурах, це зумовлює необхідність використовувати додатковий захист від окиснення.

Примітки Редагувати

  1. Вольфраму сплави // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.

Джерела Редагувати

  • Зеликман А. Н., Никитина Л. С. Вольфрам. — М.: Металлургия, 1978. — 272 с.
  • Савицкий Е. М. Металловедение вольфрама / Е. М. Савицкий, К. Б. Поварова, П. В. Макаров. — М. : Металлургия, 1978. — 224 с.
  • Копецкий Ч. В. Структура и свойства тугоплавких металлов / Ч. В. Копецкий. — М. : Металлургия, 1974. — 206 с.

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Volfra movi spla vi angl tungsten alloys splavi na osnovi volframu Dlya leguvannya volframovih splaviv zastosovuyut metali Mo Re Ta Cu Ni Ag ta in oksidi ThO2 karbidi TaC ta inshi spoluki yaki vvodyat u volfram dlya pidvishennya jogo zharomicnosti plastichnosti pri temperaturah do 500 S zdatnosti do obroblennya a takozh zabezpechennya potribnogo kompleksu fizichnih vlastivostej napriklad elektrichnogo oporu Volframovi splavi otrimuyut metodami poroshkovoyi metalurgiyi abo splavlennyam komponentiv v dugovih ta elektronno promenevih pechah 1 U promislovosti zastosovuyutsya perevazhno metalokeramichni volframovi splavi Zmist 1 Vidi volframovih splaviv 1 1 Splavi z odnofaznoyu strukturoyu 1 2 Geterofazni splavi 1 2 1 Shtuchni dispersni sistemi z oksidami 1 2 2 Geterofazni splavi z metalami 1 2 2 1 Splavi z Zr Nb Hf Ta 1 2 2 2 Splavi z Cu i Ag 1 2 2 3 Splavi sistem W Cu Ni i W Fe Ni vazhki volframovi splavi 1 2 3 Tverdi volframovi splavi na osnovi karbidu volframu 2 Nedoliki 3 Primitki 4 Dzherela 5 PosilannyaVidi volframovih splaviv RedaguvatiZa strukturoyu rozriznyayut dvi grupi volframovih splaviv splavi tverdi rozchini z odnofaznoyu strukturoyu geterofazni psevdosplavi volframu abo jogo spoluk iz leguvalnimi elementami Splavi z odnofaznoyu strukturoyu Redaguvati Do odnofaznih nalezhat splavi volframu legovani Mo Ta Re Nb Zr Ti Pershi tri vvodyatsya u kilkostyah dekilkoh vidsotkiv i navit desyatkiv vidsotkiv a reshta u desyatih chastkah procenta Osnovnimi volframovimi splavami z odnofaznoyu strukturoyu tverdogo rozchinu ye splavi volframu z molibdenom do 50 i reniyem do 30 Pri dodavanni molibdenu pidvishuyetsya zharomicnist ta pitomij elektrichnij opir splavu krim cogo u splaviv sistemi W Mo koeficiyent teplovogo rozshirennya priblizno takij zhe yak u riznih sortiv tugoplavkogo skla Ci splavi legshe obroblyayutsya porivnyano z chistim volframom Maksimalnij riven micnosti splaviv W Mo vidpovidaye leguvannyu 15 Mo Micnist zberigayetsya do temperaturi 2200 S podalshe zrostannya temperaturi prizvodit do priskorennya difuziyi u prisutnosti molibdenu pokazniki micnosti zmenshuyutsya Volframovi splavi z 20 50 Mo zastosovuyut v elektrovakuumnih priladah dlya vigotovlennya nagrivnikiv ekraniv tosho Renij u tverdomu rozchini na osnovi W suttyevo pidvishuye nizkotemperaturnu plastichnist j vidpovidno obroblyuvanist Maksimalnu plastichnist mayut volframovi splavi z 20 28 Re Pri podalshomu zbilshenni vmistu Re plastichnist znovu pochinaye spadati cherez vidilennya nadlishkovoyi s fazi Krim pidvishenoyi plastichnosti splavi W Re vidriznyayutsya visokoyu zharomicnistyu i velikoyu termo ers u pari z W i mizh soboyu Leguvannya reniyem pidvishuye modul pruzhnosti pitomij elektrichnij opir splavi harakterizuyutsya dobroyu zvaryuvanistyu Nezvazhayuchi na deficitnist i visoku vartist reniyu ci splavi u 1950 h rokah stali vikoristovuvatis v elektrovakuumnih priladah splavi z 5 30 Re i yak termoparni materiali sho priznacheni dlya roboti azh do 2500 S Pri temperaturi 1600 2000 S najbilshij riven micnosti vidpovidaye leguvannyu cirkoniyem gafniyem niobiyem tantalom do 3 atomnih Prisutnist v splavah vuglecyu pidvishuye micnist za rahunok utvorennya tverdogo rozchinu vtilennya ta dispersijnogo tverdinnya pri vidilenni karbidiv U vipadku volframu rozchinne zmicnennya suprovodzhuyetsya zmenshennyam tehnologichnosti pidvishennyam krihkosti Vinyatkom ye leguvannya reniyem osmiyem ruteniyem plastichnist zrostaye temperatura plavlennya znizhuyetsya Vikoristovuyut takozh splavi sho odnochasno mistyat molibden 15 34 ta renij 25 40 Dlya takih kompozicij ye harakternimi visoka plastichnist materialu pri kimnatnij temperaturi pislya rekristalizaciyi ta visoka micnist do temperaturi 1800 S Geterofazni splavi Redaguvati Shtuchni dispersni sistemi z oksidami Redaguvati Visokimi micnistyu i formostijkistyu pri visokih temperaturah vidriznyayutsya geterofazni volframovi splavi z dodavannyam oksidiv SiO2 0 02 0 05 za masoyu K2O 0 001 A12O3 0 001 0 003 Tak dlya drotu diametrom 100 mkm z cogo splavu srozt stanovit pri 1500 i 1800 S vidpovidno 890 ta 389 MPa Shtuchni dispersni sistemi na osnovi volframu z 0 5 5 ThO2 i 0 3 0 5 TaC vidriznyayutsya rekordno visokimi temperaturami rekristalizaciyi do 2000 S j pokaznikami zharomicnosti pri 2200 S u 2 3 razi bilshimi nizh u nelegovanogo W Krim togo ThO2 pokrashuye emisijni harakteristiki splavu Dlya prutkiv diametrom 2 mm vigotovlenih zi splavu iz vmistom 1 5 ThO2 srozt pri 1500 1800 i 2000 S stanovit vidpovidno 200 100 i 80 MPa Ci splavi zastosovuyut v elektrovakuumnih priladah a takozh dlya vigotovlennya deyakih detalej dviguniv raket i litakiv Geterofazni splavi z metalami Redaguvati Splavi z Zr Nb Hf Ta Redaguvati Geterofazni volframovi splavi mistyat 0 15 0 60 atomnih karbonu i 0 2 0 6 Zr abo Nb Hf abo Ta Pri temperaturah vishih za 2300 S ci splavi ye peresichenimi tverdimi rozchinami leguvalnih elementiv u volframi Pri temperaturah nizhchih za 2300 S z nih vidilyayutsya visokodispersni chastinki karbidiv Zr Hf W C abo Ta Nb W C zmicnyuvalna faza sho pidvishuye visokotemperaturnu micnist splaviv Tomu taki splavi nazivayutsya dispersno zmicnenimi Optimalnij vmist karbidnoyi fazi 0 3 0 6 molnih Visoku micnist pri temperaturah sho stanovlyat 0 6 0 7 vid temperaturi plavlennya splavu mayut evtektichni splavi Tak dlya splavu iz vmistom 12 7 Nb 0 14 Zr 0 29 V ta 0 19 S pri 2000 S srozt 420 MPa Evtektichni splavi mayut pidvishenu temperaturu rekristalizaciyi vid 1800 do 2000 S Odnak voni ye maloplastichnimi i vikoristovuyutsya lishe u litomu stani Splavi z Cu i Ag Redaguvati Psevdosplavi volframu z nerozchinnimi u nomu middyu i sriblom sho vvodyatsya okremo abo razom u kilkostyah vid 5 do 40 mayut geterogennu strukturu sho skladayetsya iz zeren volframu otochenih prosharkami midi chi sribla abo yih splavu Ci materiali poyednuyut visoku tverdist zharomicnist znosostijkist opir elektrichnij eroziyi vlastivi W z dobroyu elektro ta teploprovidnistyu Cu ta Ag Z cih volframovih splaviv vigotovlyayut elektrichni kontakti Volfram prosochenij Ag i Cu zastosovuyetsya j v inshih galuzyah napriklad yak material dlya sopel neoholodzhuvanih raketnih dviguniv Splavi sistem W Cu Ni i W Fe Ni vazhki volframovi splavi Redaguvati Poyednannyam visokih micnosti i plastichnosti z korozijnoyu stijkistyu i zdatnistyu poglinati gamma viprominyuvannya vidriznyayutsya geterofazni splavi visokoyi gustini sistem W Cu Ni 3 10 Ni ta 2 5 Cu i W Fe Ni vmist W do 90 95 Ci splavi ye sistemami u yakih kristalichna faza W ye zcementovanoyu zv yazkoyu zi splavu Cu Ni i Fe Ni Yihnya gustina pislya spikannya spresovanih zagotovok dosyagaye 18 g sm3 Do splaviv visokoyi gustini mozhna vidnesti takozh psevdosplavi iz vmistom 12 30 za ob yemom Cu abo Ag Ostanni otrimuyut prosochuvannyam poristoyi volframovoyi zagotovki rozplavom midi abo sribla Splavi vidriznyayutsya pidvishenoyu tverdistyu visokimi elektro j teploprovidnistyu Vazhki splavi vikoristovuyut yak materiali zahistu vid gamma viprominyuvannya v radioterapiyi j pri vigotovlenni kontejneriv dlya zberigannya radioaktivnih preparativ Velika gustina vazhkih splaviv dozvolyaye zastosovuvati yih i v inshih sferah dlya vigotovlennya rotoriv giroskopiv protivag dlya litakiv tosho Tverdi volframovi splavi na osnovi karbidu volframu Redaguvati Dokladnishe Tverdi splaviOsnovu tak zvanih tverdih volframovih splaviv stanovlyat zerna karbidu volframu zcementovani pri ridinnofazovomu spikanni kobaltom Karbidna faza mozhe skladatisya lishe z odnogo karbidu volframu WC dvoh karbidiv TiC i WC abo troh TiC TaC ta WC Tverdist splaviv na osnovi WC zalezhno vid vmistu WC zminyuyetsya vid 900 do 830 MPa za Rokvellom na osnovi WC i TiC 920 870 MPa na osnovi WC TiC ta TaS 890 870 MPa takozh za Rokvellom Nedoliki RedaguvatiNedolikom volframovih splaviv ye nedostatnij opir korozijnomu rujnuvannyu pri visokih temperaturah ce zumovlyuye neobhidnist vikoristovuvati dodatkovij zahist vid okisnennya Primitki Redaguvati Volframu splavi Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 Dzherela RedaguvatiZelikman A N Nikitina L S Volfram M Metallurgiya 1978 272 s Savickij E M Metallovedenie volframa E M Savickij K B Povarova P V Makarov M Metallurgiya 1978 224 s Kopeckij Ch V Struktura i svojstva tugoplavkih metallov Ch V Kopeckij M Metallurgiya 1974 206 s Posilannya RedaguvatiVolframovye splavy Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t glavn red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 ros Tungsten Alloy Midwest Tungsten Service angl Tungsten Heavy Alloys Arhivovano 3 chervnya 2019 u Wayback Machine Kennametal angl Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Volframovi splavi amp oldid 36062038