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
1 При 2200°С 49 МПа. 2 Т-ра 1880°С. 3
Содержание в атомных %. 4,5 При 2250 °С
соотв. 145 и 243 МПа.
Гетерофазные B.C. 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 растворы 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 температурах, составляющих 0,6-0,7 от температуры 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. температурой
рекристаллизации (от 1800 до 2000 °С). Однако они малопластичны и используются
только в литом состоянии.
Высокими прочностью и формоустойчивостью при больших температурах отличаются
гетерофазные вольфрама сплавы с добавкамиоксидов. SiO2 (0,02-0,05% по
массе), К2О (0,001%), А12О3 (0,001-0,003%).
Так, для проволоки (диам. 100 мкм) из этого сплава
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,
при 1500, 1800 и 2000 °С составляет соотв. 200, 100 и 80 МПа.
Сочетанием высоких прочности и пластичности с коррозионной стойкостью
и способностью поглощать излучение
отличаются гетерофазные сплавы высокой плотности W-Cu-Ni и W-Fe-Ni (содержание
W до 90-95%). Эти сплавы представляют собой системы, в которых 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.
Основу т. наз. твердых B.C. 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
Компактные заготовки из B.C. 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 температурах до 3000 °С, пропуская через заготовки электрич. ток.
Заготовки из B.C. 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 сплавы 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 температурах.
Лит.: 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.