Промышленность активно использует сплавы металлов для изготовления деталей, узлов и целых конструкций. Одним из перспективных материалов является тантало-вольфрамовый сплав, сочетающий в себе лучшие качества компонентов. Давайте разберемся, какие преимущества дает его применение в различных отраслях.
Состав и свойства тантало-вольфрамовых сплавов
Основу тантало-вольфрамовых сплавов составляет тантал с добавлением около 5% вольфрама. Кроме того, для улучшения свойств могут использоваться дополнительные компоненты, такие как гафний, цирконий, ниобий и молибден. Например, в сплаве ТАВ-10 содержится 10% вольфрама, 1% ниобия и 0,1% молибдена.
Химический состав: Тантал-основа; Вольфрам-10%; Ниобий-1%; Титан-0,01%; Железо-0,01%; Молибден-0,1%; Кремний-0,01%; Азот-0,01%; Водород-0,001%; Углерод-0,01%;
Благодаря оптимальному сочетанию компонентов, тантало-вольфрамовые сплавы демонстрируют следующие ключевые свойства:
- Высокая термостойкость - температура плавления свыше 2500°C
- Стойкость к коррозии в агрессивных средах
- Повышенная прочность по сравнению с чистым танталом
Кроме того, эти сплавы обладают хорошей технологичностью, что позволяет использовать для их обработки традиционные методы, применяемые для черных и цветных металлов.
По химическому составу различают следующие типы тантало-вольфрамовых сплавов:
- Ta-2.5W - содержит 97,5% тантала и 2,5% вольфрама
- T-122 - сплав на основе тантала с добавлением вольфрама и гафния
- T-111 - аналогичный сплав с другим соотношением легирующих элементов
Тантало-вольфрамовый сплав ТАВ-10 является разновидностью сплавов второго типа. Благодаря легированию он превосходит по свойствам чистый тантал и может эффективно применяться в агрессивных средах.
Области применения тантало-вольфрамовых сплавов
Уникальное сочетание высокой прочности, термостойкости и стойкости к коррозии определяет широкую область применения тантало-вольфрамового сплава в различных отраслях промышленности.
В частности, такие сплавы активно используются для изготовления:
- Химического оборудования - теплообменники, колонны, емкости, работающие в агрессивных средах при высоких температурах
- Деталей в электронной и аэрокосмической промышленности, работающих в экстремальных условиях
- Различных инструментов и оснастки - тиглей, пресс-форм, измерительных приборов
Кроме того, тантало-вольфрамовые сплавы применяются для изготовления контактов и электродов в электротехнической промышленности. Их используют и в медицинской технике благодаря биосовместимости материала.
Таким образом, сплавы на основе тантала и вольфрама занимают важное место в различных высокотехнологичных отраслях промышленности.
Технология обработки заготовок из тантало-вольфрамовых сплавов
При изготовлении деталей из тантало-вольфрамового сплава применяется комплекс технологических операций, включающий получение и обработку заготовок.
В качестве исходного материала для изготовления деталей используются прутки, листы или поковки из тантало-вольфрамового сплава. Они могут быть получены методами:
- Литья в специальные формы
- Прокатки слитков на станах
- Объемной горячей штамповки
Каждый из этих методов имеет свои особенности и позволяет получать заготовки определенной конфигурации с заданными свойствами.
Механическая обработка заготовок
Далее заготовки из сплавов на основе тантала и вольфрама подвергаются различным видам механической обработки:
- Точение, сверление, фрезерование на металлорежущих станках
- Шлифование для получения высокой чистоты поверхности
- Гибка, резка, вырубка для придания нужной формы детали
При мехобработке важно соблюдать оптимальные режимы резания и использовать инструмент с твердосплавными пластинами во избежание сколов хрупкого материала.
Термическая обработка деталей
Заключительным этапом является термическая обработка деталей, целями которой могут быть:
- Снятие внутренних напряжений после мехобработки
- Повышение прочностных характеристик
- Придание нужных свойств рабочим поверхностям
К основным видам термообработки относятся отжиг, закалка и старение. Режимы обработки подбираются в зависимости от марки сплава, размеров и назначения детали.
Контроль качества изделий
После всех технологических операций проводят контроль качества деталей, включающий:
- Визуальный осмотр на соответствие чертежам
- Ультразвуковую дефектоскопию
- Рентгенографию для выявления скрытых дефектов
- Испытания на статическую, циклическую и длительную прочность
Готовые изделия из тантало-вольфрамового сплава, прошедшие все виды контроля, отличаются стабильно высоким качеством и соответствуют заданным техническим требованиям.
Сравнение с титано вольфрамовой группой сплавов
Титано-вольфрамовые сплавы, такие как Т15К6, Т30К4, отличаются большей твердостью и теплостойкостью по сравнению с чистым танталом. Однако у них есть существенный недостаток - высокая хрупкость, ограничивающая области применения.
В отличие от них, тантало-вольфрамовые сплавы сочетают термостойкость, коррозионную стойкость и достаточную пластичность, что позволяет использовать их в ответственных деталях, работающих в экстремальных условиях.
