Сплавы ниобия
Целью вакуумной дуговой плавки является получение более однородного сырья. После механической обработки слитков предварительно легированные прутки экструдируются и куются при температурах выше 1200℃, а затем прокатываются и тянутся при температурах ниже 500℃ для получения таких изделий, как прутки, пластины, полосы и проволока.
Сплавы нитрида вольфрама обычно свариваются с использованием газозащитной сварки вольфрамовым электродом в инертном газе (GSAW) и электронно-лучевой сварки. Их также можно сваривать с титаном и титановыми сплавами. Перед сваркой сварочный металл необходимо очистить от масла и других сварочных загрязнений органическими растворителями, такими как CCl4. Сварочные операции должны проводиться в условиях высокого вакуума (степень вакуума ниже 1,333 × 10 Па) или в камере обработки раствором азота высокой чистоты. Сварочные операции с плазменными сплавами должны быть очень тщательными. Термическая обработка обычно включает в себя отжиг с удалением примесей, отжиг с восстановлением формы и высокотемпературное старение в растворе. Покрытия Cr-Ti-Si и Cr-Fe-Si обеспечивают хорошую стойкость к окислению.
Металлический ниобий обладает высокой стойкостью к кислотной и щелочной коррозии и используется в таких областях, как исследования стали и медицинские приборы. Сплавы ниобия и вольфрама демонстрируют хорошую прочность и пластичность при высоких температурах.
Благодаря чрезвычайно высокой температуре плавления (приблизительно 2468 °C), сплавы Nb1 сохраняют хорошую структурную прочность, сопротивление ползучести и усталости даже при высоких температурах. Они также обладают высокой устойчивостью к щелочным средам и адсорбции металлов (таких как сплавы натрия и калия), что делает их особенно важными в химической и ядерной энергетике. Хорошая обрабатываемость: по сравнению с другими тугоплавкими металлами, они относительно легко поддаются центробежной обработке, что позволяет получать заготовки различных размеров. Уникальные физические свойства: они обладают высокой теплопроводностью и низкой симметрией захвата тепловых нейтронов, а также проявляют сверхпроводимость (низкая критическая температура), что указывает на потенциальные области применения в конкретных физических устройствах. Надежная свариваемость: Надежные сварные соединения могут быть выполнены в защитной атмосфере, что позволяет изготавливать сложные компоненты.
Аэрокосмическая промышленность и двигательные установки: Используется при производстве критически важных высокотемпературных компонентов для камер сгорания ракетных двигателей, удлинителей сопел и двигателей управления ориентацией космических аппаратов, способных выдерживать экстремальные тепловые потоки и химическую коррозию.
Химическая промышленность и коррозионностойкое оборудование: Используется в качестве облицовочного или критически важного компонента для реакторов, теплообменников, труб и клапанов, устойчивых к высококоррозионным средам (таким как концентрированная азотная кислота и соляная кислота) в суровых условиях химического производства. Атомная энергетика: Используется в качестве оболочки топлива или конструкционного материала в реакторах-размножителях быстрых нейтронов благодаря отличной совместимости с жидким натриевым теплоносителем и низкому сечению поглощения нейтронов. Технология сверхпроводимости и физика высоких энергий: используется в качестве прекурсора для получения практических сверхпроводящих материалов, таких как ниобий-титан (NbTi) или ниобий-тритин (Nb₃Sn), или непосредственно для изготовления некоторых компонентов сверхпроводящих резонаторов и магнитов. Медицинские имплантаты: благодаря своей превосходной биосовместимости и устойчивости к коррозии под воздействием биологических жидкостей, он может использоваться для производства специализированных ортопедических имплантатов или хирургических инструментов. Компоненты высокотемпературных печей и мишени для распыления: используются в качестве компонента теплового поля (например, нагревательного элемента или теплозащитного экрана) в вакуумных высокотемпературных печах, а также в качестве высокоэффективной мишени для распыления в полупроводниковой и оптической промышленности.
Стержни из ниобиевого сплава Nb1 обычно требуют чрезвычайно высокой чистоты, содержание ниобия (Nb) в их основном компоненте обычно составляет не менее 99,5%. К распространенным примесям, используемым для контроля качества, относятся кислород (O), азот (N), углерод (C), железо (Fe), кремний (Si) и тантал (Ta), содержание которых должно быть строго ограничено уровнем ppm для обеспечения рабочих характеристик. Стержни выпускаются различных диаметров (от нескольких миллиметров до сотен миллиметров) и длин, а обработка поверхности может включать ковку, полировку, щелочную обработку или механическую обработку.