• Россия, г. Смоленск, ул. Фрунзе, д. 44а
  • 08:15–17:15 (пн.-пт.)

Тугоплавкие металлы, их описание и свойства

Тугоплавкие металлы -это группа металлов, температура плавления которых выше 2200 градусов по Цельсию, то есть значительно выше, чем таковая у большинства используемых металлов и сплавов. К перечню тугоплавких металлов относят несколько групп изделий, среди которых: Ниобий, Молибден, Тантал, Вольфрам


Перечисленные металлы отличаются объемно-центрированной кристаллической решеткой и не подвержены различным фазовым превращениям. При этом менее плотная по сравнению с гранецентричной решеткой структура, несмотря на огромные температуры плавления отличается сравнительно невысоким сопротивлением температурам до появления свойства ползучести.

К другим недостаткам материалов относят сниженный показатель устойчивости к жару, а также необходимость применять покрытия, чтобы защитить изделия от окислов при достижении повышенных температур. Для молибденового сплава и вольфрамового сплава допускается использовать силицидные слои покрытий, которые отличаются термодиффузионными свойствами.

Особенности и свойства тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы, в частности сплавы и молибдена обладают сравнительно невысокой технологичностью, они практически не подвергаются свариванию. Однако, изделия на основе тантала или ниобия значительно лучше подвержены деформированию и свариванию. Использование сплавов тантала или ниобия в промышленности сдерживается высокой ценой и сложностью добычи металла.

Перспективным направлением развития конструкционных материалов является использование сплавов на основе ниобия, которые будут дополнительно упрочнены с применением раствора вольфрама и дисперсно-распределенным повышением прочности карбидами.

Сфера эксплуатации тугоплавких металлов

Главным образом эта группа металлов используется для производства элементов конструкций в составе реакторов, которые подвергаются резким перепадам температур, включая ядерные и термоядерные реакторы.

В некоторых случаях изделия используются как часть реактивного двигателя, где необходима повышенная устойчивость к температуре при сравнительно небольших размерах. Изделия из вольфрама применяются как компоненты термопары.

Вольфрам используется в осветительных приборах, а тантал как один из элементов для производства электролитических конденсаторов.

При этом, возможности современных суперсплавов близки к технологическому лимиту. Поэтому в дальнейшем возможно использование группы тугоплавких металлов как компонентов турбин, либо реактивных установок, а обновленные технологии в металлургии позволят придать материалам необходимые физико-химические свойства.

Например, сплав ниобия с 1 массовым процентом циркония отличается повышенной технологичностью и сравнительно небольшим сечением захвата тепловых нейтронов, поэтому его активно используют в системах, которые включают металлы в жидком агрегатном состоянии и функционируют в диапазоне температур между 980 и 1200 градусами.

Для улучшения технологических свойств вольфрама в сплав добавляю рений, который благодаря повышенному электролитическому сопротивлению может использоваться как часть импульсных осветительных приборов.

Сплав из молибдена, который легирован минимальным количеством титана и циркония активно используется для производства стержней для литья и вставок во время литья под повышенным давлением металлов. Кроме того, его допускается использовать как инструментальный металл, который может использоваться при штамповке дисков для турбин.

В некоторых специализированных турбин применяются псевдосплавы — материалы, которые производятся из нескольких нерастворимых компонентов, которые отличаются различной температурой плавления. Так произведенный по порошковой технологии спекания каркас из вольфрама, подвергающийся спеканию, пропитывается при температуре ниже 1250 градусов металлическими компонентами, обычно с этой целью применяется медь или серебро. Для улучшения антикоррозионных свойств поверхность подвергается хромированию.

Свойства сплавов из меди, серебра и вольфрама допускается изменять в огромных пределах благодаря возможности варьировать состав композиций и их рисунок. Псевдосплавы отличаются повышенной теплопроводностью и характеризуются сниженным сопротивлением электрическому току, чем чистый вольфрам.

При этом испарение меди практически не изменяет свойства металлов и псевдосплавов. А расход тепловой энергии, который используется для испарения Cu, а также пограничный слой, который обогащается медными парами минимизируют поток тепловой энергии и эрозию, возникающую из-за продуктов сгорания.

Сфера эксплуатации медно-серебряно-вольфрамового псевдосплава включает:

  1. Производство деталей для ракетных двигателей.
  2. Электротехника.
  3. Сопловые вкладыши двигателей ракетной техники, работающих на твердотопливных элементах.
  4. Другие детали и элементы, которые в процессе эксплуатации подвергаются воздействию повышенных температур.

При плавлении меди, поглощается огромное количества тепла, что не допускает перегрева тугоплавкого каркаса из высокопрочного каркаса.

Вольфрам-медные и вольфрам-никелевые сплавы используются для производства контактов высоковольтных переключателей, которые работают в среде, не подвергающейся окислению. В некоторых случаях тугоплавкие металлы используются для производства электродов, сопел, плазмотронов.

При использовании пористых сопел из вольфрам-медных сплавов, удается обеспечить длительное сохранение массы и эксплуатационных качеств, тогда как использование изделий из вольфрама приводит к постепенной потере массы.

Нужна консультация?

Оставьте свой номер телефона — и наши специалисты помогут Вам сделать выбор!

Специальные материалы
141207
Россия
Смоленская область
Смоленск
ул. Фрунзе, д. 44а
+7 (499) 504-04-46 ,
info@special-materials.com
Специальные материалы