Изделия из тугоплавких металлов

Изделия из тугоплавких металлов

Группа компаний «Вольфрамофф» предлагает свои услуги по производству готовых изделий из тугоплавких металлов, отражая потребительский спрос, повышая удобство сотрудничества для организаций различного формата. На данной странице сайта Вы можете ознакомиться с перечнем доступной для покупки продукции, в числе которой:

  • Поликор (современный нетканый материал, использующийся в качестве наполнителя/подложки). Данный вид изделий имеет востребованность в изготовлении строительных материалов, судостроительстве, автомобилестроении, различных промышленных направлениях.
  • Мишени из титана, вольфрама, тантала, молибдена, ниобия, циркония, никеля, меди, ванадия. Главное назначение – обеспечение процесса нанесения современных покрытий, в том числе с неметаллической основой. Распыляемые мишени могут отличаться материалом изготовления, формой, целевой направленностью.
  • Термопары (используются для измерения высоких температур, работы в агрессивных условиях, в том числе в составе измерительных приборов промышленного назначения). На нашем сайте можно приобрести термозонды, термоэлектрические преобразователи, а также сырьевые материалы для изготовления термопар.
  • Тепловые экраны. Применение тугоплавких металлов позволяет создавать специальные защитные сооружения, которые ограждают детали, механизмы и электронные компоненты от воздействия высоких температур. Тепловые экраны чаще всего изготавливаются на основе вольфрама и молибдена, их сплавов и некоторых других материалов.
  • Нагреватели (электрические компоненты, способные переносить экстремально высокие температуры). Данный вид продукции используется в составе промышленных нагревательных установок, печей и т.д. Твердые сплавы и тугоплавкие металлы могут работать в условиях до 2500°C.
  • Вакуумные печи (рабочие камеры промышленного назначения). Такое оборудование является незаменимым во многих производственных направлениях, используясь для термообработки, пайки, закалки, литья, отжига деталей из стекла, металла, керамики в условиях вакуума, безокислительной среды.

Каждый раздел включает в себя несколько подкатегорий, упрощая процесс выбора готовых изделий из тугоплавких металлов. Не нашли нужный вам товар? Вы можете приобрести сырьевые материалы для самостоятельного его изготовления, в виде порошка, полуфабриката (ленты, проволоки, круга и т.д.).

Производство конечной продукции под заказ

Узкая специализация сайта, а также высокая стоимость металлов не позволяет иметь в наличии все разнообразие изделий из тугоплавких сплавов. Поэтому на данной площадке представлены только самые востребованные виды изделий, как правило, обладающие стандартными параметрами (техническими характеристиками, свойствами, размерами, формой). Эта особенность хорошо известна нашим постоянным клиентам, многие из которых основывают сотрудничество на индивидуальном взаимодействии. Они заказывают изготовление конкретной продукции по собственным чертежам, отражая в заказе не только требования к геометрии, но и составу, свойствам, условиям эксплуатации и т.д.

Применение тугоплавких металлов в силу их плохой обрабатываемости требует использования особого оборудования. Группа компаний «Вольфрамофф» обладает самой современной производственной базой, позволяющей:

  • выполнять конкретные виды работ (нарезать прутки нужной длины, сверлить отверстия конкретного размера и т.д.);
  • восстанавливать/обновлять старые детали, ленту;
  • формировать обмотку из тугоплавкой проволоки нужного диаметра, плотности и длины;
  • изготавливать любые виды электродов, стандартные изделия из редких марок тугоплавких сталей, внедрять уникальные разработки;
  • находить оптимальные составы, формы и размеры для решения поставленных перед нами конкретных задач;
  • изготавливать продукцию с высокой геометрической точностью, что особенно важно в работе с профессиональными станками, приборами, техникой.

Наша команда состоит из специалистов разного профиля, что позволяет решать самые сложные задачи в короткие сроки. Зачем покупать дорогостоящее оборудование для работы с твердыми сплавами и тугоплавкими металлами, когда можно поручить ряд работ сторонней организации? Данный подход в 90% случает имеет хорошие финансовые перспективы, делая сотрудничество с группой компаний «Вольфрамофф» взаимовыгодным и перспективным.

В данном разделе сайта вы можете купить: поликор разных марок и размеров, вольфрамовый волновод, тугоплавкие мишени, термопарную проволоку, готовые термопары, преобразователи, экранные блоки печей, клепанные нагреватели, молибденовые и вольфрамовые экраны, электроды, испарители, гнутые, прямые, ленточные, пластинчатые нагреватели, вакуумные печи и многое другое. Вопросы по наличию продукции и её выбору можно задать нашим менеджерам.

Тугоплавкие металлы – характеристики, свойства и применение

Еще с конца 19 века были известны тугоплавкие металлы. Тогда им не нашлось применения. Единственная отрасль, где их использовали, была электротехника и то в очень ограниченных количествах. Но все резко поменялось с развитием сверхзвуковой авиации и ракетной техники в 50-е года прошлого столетия. Производству потребовались новые материалы, способные выдерживать значительные нагрузки в условиях температур свыше 1000 ºC.

Список и характеристики тугоплавких металлов

Тугоплавкость характеризуется повышенным значением температуры перехода из твердого состояния в жидкую фазу. Металлы, плавление которых осуществляется при 1875 ºC и выше, относят к группе тугоплавких металлов. По порядку возрастания температуры плавки сюда входят следующие их виды:

Современное производство по количеству месторождений и уровню добычи удовлетворяют только вольфрам, молибден, ванадий и хром. Рутений, иридий, родий и осмий встречаются в естественных условиях довольно редко. Их годовое производство не превышает 1,6 тонны.

Жаропрочные металлы обладают следующими основными недостатками:

  • Повышенная хладноломкость. Особенно она выражена у вольфрама, молибдена и хрома. Температура перехода у металла от вязкого состояния к хрупкому чуть выше 100 ºC, что создает неудобства при их обработке давлением.
  • Неустойчивость к окислению. Из-за этого при температуре свыше 1000 ºC тугоплавкие металлы применяются только с предварительным нанесением на их поверхность гальванических покрытий. Хром наиболее устойчив к процессам окисления, но как тугоплавкий металл он имеет самую низкую температуру плавления.
Читать еще:  Двутавр металлический размеры

К наиболее перспективным тугоплавким металлам относят ниобий и молибден. Это связано с их распространённостью в природе, а, следовательно, и низкой стоимостью в сравнении с другими элементами данной группы.

Помимо этого, ниобий зарекомендовал себя как металл с относительно низкой плотностью, повышенной технологичностью и довольно высокой тугоплавкостью. Молибден ценен, в первую очередь, своей удельной прочностью и жаростойкостью.

Самый тугоплавкий металл встречаемый в природе – вольфрам. Его механические характеристики не падают при температуре окружающей среды свыше 1800 ºC. Но перечисленные выше недостатки плюс повышенная плотность ограничивают его область использования в производстве. Как чистый металл он применяется все реже и реже. Зато увеличивается ценность вольфрама как легирующего компонента.

Физико-механические свойства

Металлы с высокой температурой плавления (тугоплавкие) являются переходными элементами. Согласно таблице Менделеева выделяют 2 их разновидности:

  • Подгруппа 5A – тантал, ванадий и ниобий.
  • Подгруппа 6A – вольфрам, хром и молибден.

Наименьшей плотностью обладает ванадий – 6100 кгм3, наибольшей вольфрам – 19300 кгм3. Удельный вес остальных металлов находится в рамках этих значений. Эти металлы отличаются малым коэффициентом линейного расширения, пониженной упругостью и теплопроводностью.

Данные металлы плохо проводят электрический ток, но обладает таким качеством как сверхпроводимость. Температура сверхпроводящего режима составляет 0,05-9 К исходя из вида металла.

Абсолютно все тугоплавкие металлы отличаются повышенной пластичностью в комнатных условиях. Вольфрам и молибден помимо этого выделяются на фоне остальных металлов более высокой жаропрочностью.

Коррозионная стойкость

Жаропрочным металлам свойственна высокая стойкость к большинству видов агрессивных сред. Сопротивление коррозии элементов 5A подгрупп увеличивается от ванадия к танталу. Как пример, при 25 ºC ванадий растворяется в царской водке, между тем как ниобий полностью инертен по отношению к данной кислоте.

Тантал, ванадий и ниобий отличаются устойчивостью к воздействию расплавленных щелочных металлов. При условии отсутствия в их составе кислорода, которые значительно усиливает интенсивность протекания химической реакции.

Молибден, хром и вольфрам имеют большую сопротивляемость к коррозии. Так азотная кислота, которая активно растворяет ванадий, значительно менее воздействует на молибден. При температуре 20 ºC данная реакция вообще полностью останавливается.

Все тугоплавкие металлы охотно вступают в химическую связь с газами. Поглощение водорода из окружающей среды ниобием осуществляется при 250 ºC. Тантал при 500 ºC. Единственный способ остановить эти процессы – проведение вакуумного отжига при 1000 ºC. Стоит заметить, что вольфрам, хром и молибден куда менее склонны к взаимодействию с газами.

Как уже было сказано ранее, лишь хром отличается сопротивляемостью к окислению. Данное свойство обусловлено его способностью образовывать твердую пленку оксида хрома на своей поверхности. Растворение кислорода хромом происходит только при 700 С. У остальных тугоплавких металлов процессы окисления начинаются ориентировочно при 550 ºC.

Хладноломкость

Распространению использования жаропрочных металлов в производстве мешает обладание ими повышенной склонности к хладноломкости. Это означает, что при падении температуры ниже определенного уровня происходит резкое возрастание хрупкости металла. Для ванадия такой температурой служит отметка в -195 ºC, для ниобия -120 ºC, а вольфрама +330 ºC.

Наличие хладноломкости жаропрочными металлами обусловлено содержанием примесями в их составе. Молибден особой чистоты (99,995%) сохраняет повышенные пластические свойства вплоть до температуры жидкого азота. Но внедрение всего 0,1% кислорода сдвигает точку хладноломкости к -20 С.

Области применения

До середины 40-х годов тугоплавкие металлы использовались только как легирующие элементы для улучшения механических характеристик стальных цветных сплавов на основе меди и никеля в электропромышленности. Соединения молибдена и вольфрама применялись также в производстве твердых сплавов.

Техническая революция, связанная с активным развитием авиации, ядерной промышленности и ракетостроения, нашла новые способы использования тугоплавких металлов. Вот неполный перечень новых сфер применения:

  • Производство тепловых экранов головного узла и каркасов ракет.
  • Конструкционный материал для сверхзвуковых самолётов.
  • Ниобий служит материалом сотовой панели космических кораблей. А в ракетостроении его используют в качестве теплообменников.
  • Узлы термореактивного и ракетного двигателя: сопла, хвостовые юбки, лопатки турбин, заслонки форсунок.
  • Ванадий является основой для изготовления тонкостенных трубок тепловыделяющих элементов термоядерного реактора в ядерной промышленности.
  • Вольфрам применяется как нить накаливания электроламп.
  • Молибден все шире и шире используется в производстве электродов, применяемых для плавки стекла. Помимо этого, молибден – металл, используемый для производства форм литья под давлением.
  • Производство инструмента для горячей обработки деталей.

Оцените статью:

Особенности сварки тугоплавких металлов

Тугоплавкие металлы энергично взаимодействуют с большинством газов, образуя оксиды, химические соединения и растворы внедрения. Как правило, в результате взаимодействия тугоплавких металлов с газами происходит уменьшение их пластичности. По скорости окисления на воздухе тугоплавкие металлы могут быть расположены в такой последовательности: рений, молибден, тантал, ниобий, вольфрам. Заметное повышение скорости окисления этих металлов наблюдается при температурах выше 600 °С.

До температуры 650 °С на поверхности ванадия существует плотная оксидная пленка, защищающая его от дальнейшего окисления. Выше этой температуры, точнее, при температуре 650 °С, оксиданя пленка расплавляется и скорость окисления ванадия возрастает. Молибден, вольфрам и рений образуют летучие оксиды. Возгонка начинается при температуре 800 °С и значительно усиливается при температурах 1050—1200 °С. Возгонка оксидов 204 рения начинается с температуры 300 °С. Заметное повышение упругости пара МоО 3 отмечается при температуре 720 °С и кипение — при 1155 °С.

Читать еще:  Жидкая сварка для металла отзывы

В связи c окислением и испарением оксидов тугоплавких металлов для работы этих металлов при повышенных температуpax их поверхность необходимо защищать.

Тугоплавкие металлы , за исключением рения, проявляют значительную сорбционную епособность к водороду. При нагреве ванадия, ниобия и тантала в водороде наблюдается их охрупчивание вследствие выделения по границам зерен гидридов иглообразной формы, поэтому для указанных металлов водород является опасной примесью. Вольфрам и молибден адсорбируют водород без существенного ухудшения свойств. Заметного взаимодействия рения с водородом не наблюдается.

Азот так же, как и кислород, оказывает отрицательное влияние на пластичность тугоплавких металлов. Ванадий, ниобий н тантал с азотом образуют весьма ограниченные области твердых растворов внедрения. При распаде пересыщенного твердого раствора образуются промежуточные фазы Nb 2 N, NbN, TaN, V 2 N, VN, повышающие температуру перехода металла в хрупкое состояние.

При взаимодействии азота с молибденом и вольфрамом область твердых растворов ограничена еще в большей степени. , В молибдене и вольфраме образуются нитриды MО 3 N, Mo 2 N, W 2 N и WN, которые выделяются в основном по границам зерен, вызывая снижение пластичности металла при нормальной температуре. В то же время нитриды тугоплавких металлов способствуют их упрочнению, и поэтому для ряда сплавов, в том числе и молибденовых, нитриды используются для дисперсионного упрочнения сплавов; при этом концентрация азота в сплаве поддерживается на заданном уровне.

Некоторые тугоплавкие металлы проявляют повышенную клонность к образованию пористости в металле швов.

Тугоплавкие металлы достаточно активны и в расплавленном состоянии смачивают большинство примесей. В связи с отсутствием несмачиваемых границ раздела в ванне, при сварке тугоплавких метллон выделение растворенных газов в расплаве затруднено и из-за ограниченной возможности возникновения устойчивых зародышей газовой фазы. В связи о этим при проплавлении пластины из тугоплавких металлов в большинстве случаев пор не наблюдается .

Закономерное появление пор при сварке пластин из тугоплавких металлов встык связано о возникновением зародышевых пузырьков на базе дефектов, имеющихся на торцовых поверхностях кромок свариваемых деталей, заполненных адсорбированными газами и парами воды или загрязнениями.

В процессе сварки тугоплавких металлов в местах дефектов, имеющихся на поверхности поджатых друг к другу кромок, образуются замкнутые полости, заполненные адсорбированными газами, газами защитной атмосферы, парами воды и продуктами их разложения. При расплавлении металла эти полости превращаются в пузырьки, попадающие в ванночки жидкого металла, часть из них всплывает на поверхность ванны. Анализ газов, содержащихся в порах, подтверждает это положение.

Например, при вскрытии лучом лазера пор в металле швов, полученных при сварке сплава ВН-2АЭ в аргоне, установлено наличие СО и СО 2 , образующихся в результате взаимодействия кислорода с углеродом; водорода, образующегося в результате разложения влаги, находящейся на свариваемых кромках; аргона, адсорбированного торцовой поверхностью свариваемых кромок и оставшегося в замкнутых полостях, образовавшихся при сжатии кромок; субоксидов ниобия, находящихся в парообразном состоянии при температуре свыше 1800 °С и сконденсировавшихся на внутренней поверхности пор при охлаждении.

Наибольшее количество пор возникает при сварке встык без зазора между кромками при неполном проплавлении по толщине металла. Количество пор в металле шва изменяется в зависимости от состава загрязнений, расположенных на торцовых поверхностях свариваемых кромок ( рис. 14.3 ). Минимальное количество пор наблюдается при электрополировании и химическом травлении 2 торцовых поверхностей. Значительное повышение пористости наблюдается при зачистке кромок напильником 3, а также при загрязнении поверхностей продуктами, содержащими углерод 4 и кислород 5. Максимальная пористость наблюдается при загрязнении свариваемых кромок углеродом и кислородом одновременно 6.

Рис. 14.3. Влияние состояния поверхности свриваемых кромок на пористость металла шва при аргонодуговой сварке сплава ВН-2АЭ

В соответствии с основным механизмом образования пор, описанным выше, для устранения пор при сварке тугоплавких металлов могут быть рекомендованы следующие основные меры: тщательная обработка поверхности, особенно торцов соединяемых деталей (шлифование и тщательная очистка от загрязнений); сварка с гарантированным зазором, исключающая возможность образования замкнутых несплошностей; предварительный подогрев кромок и особенно торцов соединяемых деталей с целью десорбции имеющихся на них газов; увеличение погонной энергии и длительности существования ванны с целью создания условий для всплывания пузырьков.

Высокие температура плавления и теплопроводность большинства тугоплавких металлов способствует повышению скорости кристаллизации и образованию в металле швов грубой крупнокристаллической дендритной структуры.

Большинство тугоплавких металлов обладает малой растворимостью примесей внедрения. При современном уровне металлургического производства в промышленных сплавах содержание таких примесей превышает предел растворимости. В связи с этим в процессе кристаллизации примеси внедрения выделяются по границам зерен в виде различных соединении, охрупчивающих металл.

Образование грубой дендритной структуры в металле швов вызывает сокращение суммарной величины поверхности границ зерен, что приводит к увеличению концентрации примесей, выделившихся по границам кристаллитов, и, как следствие, к охрупчиванию металла.

Для предупреждения трещин в металле швов, вызванных охрупчивающим влиянием выделяющихся примесей внедрения, могут быть рекомендованы различные меры: применение присадочных металлов, обеспечивающих получение более высокой пластичности металла шва; изменение схемы кристаллизации с целью наивыгоднейшего направления осей дендритов путем регулирования направления теплоотвода при кристаллизации; применение мер, направленных на ограничение остаточных напряжений в металле шва.

При сварке деформированных тугоплавких металлов в околошовных зонах наблюдается рост зерна и снятие нагартовки.
Для чистых металлов, в которых количество примесей внедрения не превышает предела растворимости, в зоне термического влияния наблюдается понижение прочности и твердости по сравнению с подобными характеристиками основного металла в нагартованном состоянии.

В связи с тем, что в промышленных сплавах количество примеcей внедрения, как правило, выше предела их растворимости, пластичность рекристаллизованной зоны снижается за счет повышения концентрации примесей внедрения по границам зерен. Особенно резко снижается пластичность металла при распределении неметаллических, соединений в виде пленок по границам врен, резко ослабляется связь между зернами, что приводит к хрупкому разрушению металла по границам зерен. Например, в молибдене при наличии 0,006 % кислорода большая часть границ зерен оказывается покрытой оксидами молибдена. Для вольфрама это содержание еще меньше.

Выделение вдоль границ зерен цепочек избыточных фаз иногда способствует возникновению несплошностей и зарождению микротрещин, повышающих склонность металла к хрупкому разрушению. С увеличением размеров зерна концентрация дефектов по границам зерен повышается, что приводит к перемещению температуры перехода к хрупкому разрушению в область более высоких температур ( рис. 14.4 ).

На хрупкость тугоплавких металлов отрицательно влияют не только примеси внедрения, выделившиеся в виде второй фазы и расположенные по границам зерен, но и примеси внедрения, находящиеся в пересыщенном твердом растворе. Снижение пластичности металла в этом случае происходит главным образом в результате торможения движения дислокаций.

Рис. 14.4. Влияние размера зерна на температуру перехода в хрупкое разрушение

Получение изделий из тугоплавких металлов

Высокие температуры плавления и способность поглощать газы заставляют применять особые методы для получения из порошков тугоплавких металлов слитков, сплавов, заготовок для обработки давлением и керметов.

Плавка с расходуемым электродом

Этот процесс, проводимый в электродуговых печах в вакууме или среде аргона, служит для получения слитков из многих тугоплавких металлов и их сплавов, в частности титана и молибдена.

Рис. . Дуговая печь для плавки с расходуемым электродом:

1 — вакуумная камера; 2 — загрузочная течка; 3 — бункер для добавок; 4 — расходуемый электрод; 5 — кожух электрода; 6 — подающие ролики; 7 — смотровое окно; 8 — вентиль; 9 — электронный измеритель вакуума; 10 — вакуумные краны; 11 — ловушка; 12 — форвакуумний насос; 13 —пароструйный насос; 14 — поддон; 15 — подвижное дно кристаллизатора; 16 — соленоид; 17 — медный кристаллизатор с водяным охлаждением

В герметичной вакуумной камере помещают медный охлаждаемый водой кристаллизатор, содержимое которого служит од ним полюсом электрической дуги, автоматически опускаемый расходуемый электрод — другой ее полюс (рис.). Электрод прессуют из порошка металлов и их смесей под давлением 197,1—588,3 МН/м 2 , конец его опущен в кристаллизатор, на стен ках которого затвердевает слой расплава гарниссаж. Кристаллизатор по ходу плавки автоматически опускается вытягивая слиток; для зажигания дуги на дно его кладут диск из металла. Длина шнура плазмы 25—30 мм поддерживается и направляется полем соленоида, который предупреждает переброс дуги на стенки кристаллизатора и вызывает циркуляцию расплава. Фор-вакуумный и пароструйный насосы поддерживают остаточное] давление порядка 133,4•10 -3 —133,4• 10 -4 Н/м 2 и откачивают газы, отходящие при плавке. Для получения больших слитков диаметром до 350 мм применяют электрод, наращиваемый аргоно-дуговой сваркой из блоков длиной по 500 мм. Дуга работает при напряжении постоянного тока 30 В и силе его до 100 кА. Так плавят молибден и выплавляют слитки титана массой до 10 т с поперечником около 1 м.

Сплавы делают так же; добавки вводят в электрод в виде богатых лигатур (порошков или стружки), а малые — в кристаллизатор. Недостаточно однородные сплавы переплавляют, применяя их в качестве расходуемого электрода.

Электроннолучевая плавка тугоплавких металлов

Электроннолучевая плавка позволяет долго выдерживать жидкий металл в глубоком вакууме и избавиться при этом от многих летучих примесей. Принцип ее нетрудно понять, рассматривая схему рис. 2 . Поток электронов, испускаемый катодом из вольфрама или тантала, которому сообщен высокий отрицательный потенциал, проникает через отверстие заземленного анода, он фокусируется электромагнитной катушкой подобно тому, как свет фокусируется линзами, и направляется на конец заготовки. Высокая кинетическая энергия электронов при ударе превращается в теплоту, которая нагревает и плавит металл. Система для разгона и фокусировки электронного пучка — электронная пушка— работает в высоком вакууме — порядка 133,3•10 -4 — 133,3•10 -5 Н/м 2 . Наилучшее использование энергии достигается при напряжении 30—35 кВ, когда доля побочно возникающего рентгеновского излучения минимальна, а коэффициент полезного

Рис. 2 . Схема электроннолучевой плавки:

1 — катод электронной пушки; 2 — анод электронной пушки; 3 — патрубок для откачки воздуха; 4 — электромагнитная катушка; 5 — пучок электронов; 6 — патрубок откачки газов из плавильной камеры; 7—медный кристаллизатор с водяным охлаждением; 8 — переплавляемая заготовка

действия достигает 95%. Большие слитки можно получать, постепенно опуская дно кристаллизатора. Электроннолучевую плавку применяют и для получения слит ков других тугоплавких металлов.

Статья на тему Получение изделий из тугоплавких металлов

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector