ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ

ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ, сплавы на основе вольфрама. Различают однофазные и гетерофазные. В последних легирующие элементы или их соед. с W образуют самостоят. фазы, равномерно распределенные во всем объеме материала.

К однофазным относятся сплавы, легированные Мо, Та, Nb, Сг и Re. Среди них наиб. прочностью при растяжении отличается сплав, содержащий 15% Мо (табл. 1). Сплавы, легированные Re, сочетают пластичность в рекристаллизованном состоянии с высокой прочностью; наиб. применение нашли сплавы с 25-27% Re.

Та б л 1.-ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМА
1082-48.jpg

1 При 2200°С 49 МПа. 2 Т-ра 1880°С. 3 Содержание в атомных %. 4,5 При 2250 °С1082-49.jpg1082-50.jpg соотв. 145 и 243 МПа.

Гетерофазные вольфрама сплава содержат 0,15-0,60 атомных % углерода и 0,2-0,6% Zr или Nb (Hf или Та). При 2300 °С и выше эти сплавы представляют собой пересыщенные твердые р-ры легирующих элементов в W. Ниже 2300 °С из них выделяются высокодисперсные частицы карбидов [Zr(Hf)W]C или [Ta(Nb)W]C (упрочняющая фаза), повышающих высокотемпературную прочность сплавов. Поэтому такие сплавы наз. дисперсноупрочненными. Оптим. содержание карбидной фазы 0,3-0,6 мольных %.

Высокой прочностью при т-рах, составляющих 0,6-0,7 от т-ры плавления сплава, обладают эвтектич. сплавы. Так, для сплава, содержащего 12,7% Nb, 0,14% Zr, 0,29% V и 0,19% С, при 2000 °С 420 МПа. Эвтектич. сплавы обладают повыш. т-рой1082-51.jpg рекристаллизации (от 1800 до 2000 °С). Однако они малопластичны и используются только в литом состоянии.

Высокими прочностью и формоустойчивостью при больших т-рах отличаются гетерофазные вольфрама сплава с добавками оксидов: SiO2 (0,02-0,05% по массе), К2О (0,001%), А12О3 (0,001-0,003%). Так, для проволоки (диам. 100 мкм) из этого сплава1082-52.jpg составляет при 1500 и 1800°С соотв. 890 и 389 МПа.

В кач-ве упрочняющей фазы используют ThO2 в кол-ве 0,7-5% по массе. Помимо жаропрочности присадка ThO2 увеличивает и электронную эмиссию сплава. Для прутков (диам. 2 мм), изготовленных из сплава, содержащего 1,5% по массе ThO2,1082-53.jpg при 1500, 1800 и 2000 °С составляет соотв. 200, 100 и 80 МПа.

Сочетанием высоких прочности и пластичности с коррозионной стойкостью и способностью поглощать1082-54.jpgизлучение отличаются гетерофазные сплавы высокой плотности W-Cu-Ni и W-Fe-Ni (содержание W до 90-95%). Эти сплавы представляют собой системы, в к-рых кристаллич. фаза W сцементирована связкой из сплава Cu-Ni и Fe-Ni (табл. 2). К сплавам высокой плотности можно отнести также псевдосплавы, содержащие 12-30% по объему Си или Ag. Последние получают пропиткой пористой вольфрамовой заготовки расплавом Си или Ag. Сплавы отличаются повыш. твердостью, высокими электрич. проводимостью и теплопроводностью.

Та б л 2.-ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
1082-55.jpg

Основу т. наз. твердых вольфрама сплавов составляют зерна карбида, сцементированные (при жидкофазном спекании) кобальтом (табл. 3). Карбидная фаза может состоять из одного вольфрама карбида (WC), двух карбидов (TiC и WC) или трех (TiC, TaC и WC). Твердость сплавов на основе WC в зависимости от содержания WC изменяется от 900 до 830 МПа (по Роквеллу), на основе WC и TiC 920-870 МПа, на основе WC, TiC и ТаС 890-870 МПа (также по Роквеллу).

Табл. 3.-ХАРАКТЕРИСТИКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМА
1082-56.jpg

Компактные заготовки из вольфрама сплавов получают вакуумной плавкой (дуговой и электронно-лучевой) или методами порошковой металлургии. Плавку осуществляют в охлаждаемых водой медных кристаллизаторах с непрерывной вытяжкой слитка по мере его кристаллизации. Порошки W и легирующих элементов заданного гранулометрич. состава смешивают, а затем прессуют из них под давл. 150-600 кПа штабики. Последние спекают в среде водорода при 1150-1300 °С в электрич. печах, а затем при т-рах до 3000 °С, пропуская через заготовки электрич. ток. Заготовки из вольфрама сплавов сложной формы получают восстановлением WF6, MoF6 и ReF6 водородом путем осаждения выделяющихся металлов на нагретой пов-сти.

Сплавы с Мо (15%) используют для изготовления поковок, сопел ракет и изделий, работающих под высокими нагрузками, сплавы с Re (20 и 5%) - для произ-ва высокотемпературных термопар. Из сплавов W-Mo-Re и W-Re изготовляют катоды и др. детали в электровакуумной технике. Эвтектич. сплавы применяют при создании форм (матрицы, волоки), используемых для высокотемпературной обработки металлов давлением. Сплавы, легированные ТhO2,- материалы катодов для электронных и электротехн. приборов. Из сплавов с добавками оксидов Si, К и А1 получают нити накаливания осветительных ламп всех видов. Из сплавов W-Ni-Cu и W-Te-Ni изготовляют экраны для защиты от радиоактивного излучения и детали инерц. приборов, из сплавов W-Cu и W-Ag - электроконтакты, электроды для контактной сварки, прерыватели высокого напряжения и др. Твердые вольфрама сплава используют для изготовления инструментов для буровых работ в крепких породах, обработки металлов резанием, волочением, холодной штамповкой и др. Дисперсноупрочненные сплавы - перспективные материалы для изготовления элементов конструкций, работающих под нагрузкой при высоких т-рах.


===
Исп. литература для статьи «ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ»: Свойства и применение металлов и сплавов для электровакуумных приборов. Справочное пособие, М., 1973; Копейки и Ч. В., Структура и свойства тугоплавких металлов, М., 1974; Савицкий Е. М., Поварова К. Б., Макаров П. В., Металловедение вольфрама. М.. 1978; Зеликман А. Н., Никитина Л. С., Вольфрам, М., 1978. Ю.М.Королев, B.C. Фастовский.

Страница «ВОЛЬФРАМА СПЛАВЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.