Пластина из 10% тантала и вольфрама
Подготовка сырья: Высокочистый порошок тантала смешивается с порошками легирующих элементов в определенном соотношении. Плавка: Электронно-лучевая плавка (ЭЛМ): Основной метод, выполняемый в условиях высокого вакуума, эффективно удаляет примеси с высоким давлением пара (такие как Fe, Ni, Cr и др.) для получения чрезвычайно чистых слитков. Это ключевой этап в производстве высокоэффективных танталовых сплавов.
В вакуумно-дуговая плавка (ВДУ) также может использоваться в производстве. Горячая обработка: Слиток куется или прокатывается при высоких температурах (обычно выше 1200 °C) для разрушения литейной структуры и достижения начальной деформации и формования. Многократная осадка и волочение являются важными средствами для получения заготовок с однородной мелкозернистой структурой. Холодная обработка и промежуточный отжиг: Экструзия, вращательная ковка или волочение используются для обработки прутка до заданных размеров. Из-за упрочнения при обработке для восстановления пластичности перед дальнейшей обработкой требуется многократный вакуумный отжиг (обычно 1100-1300°C).
Отделка и контроль качества: включает в себя выпрямление и бесцентровое шлифование для получения точных размеров и гладкой поверхности. Проводятся строгие испытания, включая анализ химического состава, металлографическое исследование, ультразвуковую дефектоскопию, испытания механических свойств (при комнатной температуре/высокой температуре) и испытания на коррозионную стойкость. Ключевые области применения — высокотехнологичные химические отрасли. Используется в реакторах, теплообменниках, конденсаторах, трубопроводах и клапанах для производства высококоррозионных химических веществ (таких как соляная кислота, серная кислота и бром). Особенно незаменим в горелках для процесса Габера синтеза соляной кислоты.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность: облицовка и удлинители сопел твердо-жидкостных ракетных двигателей: благодаря чрезвычайно высокой температуре плавления и высокотемпературной прочности. Передние кромки и теплозащитные конструкции сверхзвуковых самолетов. Высокотемпературные компоненты, такие как стабилизаторы и обтекатели ракет. Медицинские изделия и хирургические имплантаты: костные пластины, костные винты, пластины для восстановления черепа и имплантаты. Благодаря биосовместимости и рентгенопрозрачности.
Хирургические инструменты: высокотемпературные вакуумные печи, используемые в качестве нагревательных элементов, теплозащитных экранов и опорных рам в печах для спекания и печах для выращивания монокристаллов, демонстрирующие характеристики, превосходящие молибден и графит. Другие применения: мишени для магнетронного распыления, используемые в интегральных схемах и оптических покрытиях. Материалы высокой плотности используются для противовесов, бронебойных снарядов и т. д. (но дороги, что ограничивает их применение).
Непревзойденные характеристики в чрезвычайно агрессивных коррозионных и высокотемпературных средах. Длительный срок службы и низкие затраты на техническое обслуживание, особенно в химической промышленности. Чрезвычайно высокая надежность материала. Проблемы/недостатки: чрезвычайно высокая стоимость; сырье редкое (в основном из Конго, Руанды и др.), сложное в обработке и энергоемкое. Это основной фактор, ограничивающий его широкое применение. Сложный в обработке; чрезвычайно подвержен окислению при высоких температурах (требует защитной атмосферы или вакуума на протяжении всего процесса), предъявляет высокие требования к оборудованию и технологиям. Высокая плотность — палка о двух концах для применений, чувствительных к весу (например, в аэрокосмической отрасли). Относительно низкая прочность при комнатной температуре требует легирования и упрочнения для повышения прочности.
Высокоспециализированный и нишевый рынок. Хрупкие цепочки поставок основных производителей; геополитическая ситуация в основных районах добычи тантала влияет на поставки сырья и цены. Слитки из танталовых сплавов являются «спецназом» и «последней линией обороны» в области материалов. Это не универсальный материал, а окончательный выбор для экстремальной коррозии, высоких температур и высокой надежности в условиях, когда другие материалы (нержавеющая сталь, никелевые сплавы, титановые сплавы и т. д.) не могут соответствовать требованиям. Его развитие в значительной степени зависит от развития высокотехнологичных производственных, аэрокосмических и медицинских технологий и является важным проявлением передовых производственных возможностей страны.