Тугоплавкие металлы и их сплавы. Цирконий и его сплавы

В книге дано описание физико-механических и технологических свойств новых материалов высоколегированных сталей и сплавов, тугоплавких металлов, сплавов циркония, полупроводниковых и полимерных, керамических и вяжущих материалов и т. д. Большое внимание уделено особенностям их получения и обработки, а также применению их в народном хозяйстве. Описа-, ны новейшие прогрессивные технологические процессы обработки металличе-ских, порошковых и полимерных материалов. [c.2]

Бурное развитие новых областей техники открыло перед тугоплавкими металлами и цирконием еще более широкие перспективы их применения. Так, эти металлы и их сплавы находят все большее применение в качестве конструкционных материалов для атомной и ракетной техники, производства реактивных сверхзвуковых самолетов. Цирконий и его сплавы в основном применяют в качестве конструкционного материала для ядерных реакторов, успешно заменившим широко используемый для этого малоэкономичный алюминий. [c.174]

Внимание конструкторов я металлургов все больше привлекают так называемые редкие тугоплавкие металлы титан, цирконий, тантал, молибден, ниобий, а также сплавы на их основе. Эти металлы и сплавы обладают весьма ценными свойствами и в некоторых случаях значительно превосходят по кор розионной стойкости, жаропрочности, механическим и физическим свойствам сплавы на основе железа. [c.8]

Более глубокий вакуум (2-10 мм рт.ст.) используют в исследовательских работах и в различных областях техники. Например, физические свойства (ползучесть) сплавов из тугоплавких металлов (сплав ниобия и циркония FS-85) для космической техники [c.250]

Одно из наиболее надежных средств предотвращения образования горячих трещин при сварке — повышение качества свариваемого металла ограничение содержания кремния, бора, фосфора, серы и других примесей в аустенитных сталях и никелевых сплавах [4, с. 141 5 8 9, с. 148], а также примесей внедрения в сплавах тугоплавких металлов. При сварке сплавов из тугоплавких металлов, как и при сварке сплавов титана и циркония, предусматривают эффективные меры защиты металла сварных соединений от насыщения примесями струйная защита инертными газами, сварка в камерах с контролируемой атмосферой, электроннолучевая сварка [9, с. 155 и 156]. [c.73]

ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ. ЦИРКОНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ [c.147]

Сварка тугоплавких металлов и их сплавов. К тугоплавким металлам, используемым в сварных конструкциях, относятся титан, цирконий, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам и др. К трудностям сварки этих металлов и их сплавов относятся 1) высокая химическая активность по отношению к атмосферным газам как в расплавленном состоянии, так и в твердом при повышенных температурах 2) склонность к образованию пор 3) склонность к образованию трещин. [c.680]

Ниобий и тантал обычно легируют в больших количествах молибденом, титаном, вольфрамом и другими преимущественно тугоплавкими металлами. Молибден легируют вольфрамом и в небольших количествах титаном и цирконием, которые являются более сильными карбидообразователями, чем молибден (вольфрам), и образуют вторичную карбидную фазу с малым количеством вводимого углерода (сотые доли процента). Эта фаза при выделении сильно упрочняет сплав. [c.529]

Области применения сварки в защитных газах охватывают широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов и т. п.). Аргонодуговую сварку применяют для цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов, а также легированных и высоколегированных сталей. [c.198]

Наконец, вакуум как защитная среда при сварке для целого ряда химически активных и тугоплавких металлов и сплавов обеспечивает значительно более высокие показатели свойств сварного шва, чем сварка в инертных газах (Аг и Не). Поэтому целый ряд сварных конструкций- из этих материалов (вольфрам, молибден, тантал, цирконий, титан и др.) изготовляют исключительно при помощи электронно-лучевой сварки. [c.114]

Жаропрочные сплавы на никелькобальтовой основе содержат жаропрочные и тугоплавкие металлы, а также агрессивные по отношению к кислороду элементы - титан, цирконий, ниобий. Сплавы содержат 10 - 12 полезных элементов, 4-8 нежелательных (кремний, марганец, железо, ванадий) и вредные (сера, фосфор, свинец, висмут и др.) элементы. [c.267]

Для выплавки тугоплавких металлов (титана, хрома, циркония, ниобия, молибдена, вольфрама и рения) традиционные огнеупорные материалы (динас, магнезит, шамот, хромомагнезит) непригодны, так как они обладают недостаточной огнеупорностью (1300 - 1600°С), а температура плавления титанового сплава составляет более 2000°С. Поэтому все тугоплавкие технически чистые металлы выплавляют в специальных медных водоохлаждаемых тиглях-кристаллизаторах. [c.302]

Такие металлы, как титан, тантал, молибден, цирконий,, ниобий и другие, а также ряд нитридов, карбидов, силицидов тугоплавких металлов нашли применение в некоторых отраслях промышленности. Эти металлы и их сплавы обладают ценными физическими и химическими свойствами и значительной коррозионной устойчивостью в сильноагрессивных средах, которая в некоторых случаях превосходит устойчивость нержавеющих сталей, платины, золота и серебра. [c.149]

При легировании монокарбида урана монокарбидом циркония все нежелательные превращения U в присутствии небольшого избытка С подавляются. Кроме того, в твердых растворах (U, Zr) с увеличением содержания Zr в сплаве диффузионная подвижность урана и углерода уменьшается, а энергия активации диффузии увеличивается (табл. 6.2—6.4) [43]. Из-таблиц следует, что с возрастанием содержания Zr в U совместимость сплавов с графитом и тугоплавкими металлами, должна повышаться. [c.137]

Хорошей стойкостью в ртути и ее парах обладают многие тугоплавкие металлы и сплавы (вольфрам, молибден, тантал, сплав на основе ниобия с добавкой 1% циркония). При температурах 600—700° С происходит частичное вымывание циркония из сплава (Nb + 1% Zr), которое может сопровождаться образованием трещин в конструкционных материалах. [c.296]

Пайка циркония. Цирконий является относительно тугоплавким металлом с Тпл = 1855 °С, его плотность 6,4 г/см . Цирконий обладает сравнительно низким пределом прочности при растяжении 0в = 200-г-280 МПа. Прочность его ниже, чем у титана и железа, а твердость примерно одинакова. Добавки к цирконию молибдена, ниобия, титана улучшают его механические свойства. Цирконий и его сплавы пластичны, хорошо обрабатываются давлением, резанием, имеют высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах. [c.260]

Сплав TZM рассчитан на твердорастворное упрочнение небольшими количествами циркония, титана и углерода, дисперсное упрочнение выделениями сложных Mo-Ti-Zr карбидов и на деформационное упрочнение (наклеп). Предел прочности сплава TZM вплоть до 1400 °С значительно выше, чем у других промышленных сплавов на основе молибдена по своей удельной прочности он очень неплохо выглядит среди других тугоплавких металлов (рис. 19.7) [35]. Сплав можно изготавливать методами вакуумной электродуговой плавки или порошковой металлургии. [c.307]

Технически чистые металлы (99,9 % основного металла), как правило, характеризуются низкими прочностными свойствами, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Сплавы на основе железа в зависимости от содержания в них углерода называют сталями или чугунами на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющих малую плотность, - легкими цветными сплавами на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута и других металлов - легкоплавкими цветными сплавами на основе меди, свинца, олова и др. - тяжелыми цветными сплавами на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и др. - тугоплавкими цветными сплавами. [c.7]

Число металлов и сплавов, используемых в сварных конструкциях, непрерывно возрастает, так как этого требует развитие науки и техники. Цветные металлы и сплавы находят широкое применение в авиастроении, ракетной и космической технике, энергетическом, атомном, химическом машиностроении, приборостроении и других отраслях. В качестве конструкционных материалов наиболее широко используются алюминий, магний, титан, медь, никель, молибден, ниобий, тантал, цирконий, гафний и сплавы на их основе. Цветные металлы и сплавы можно условно разделить на легкие (А1, Mg, Be), тяжелые (Си, Ni) и химически активные и тугоплавкие (Ti, Мо, Nb, Zr, Та). [c.435]

Механические свойства тугоплавких металлов зависят от способа производства и содержания примесей. Повышение пластичности вольфрама, молибдена и хрома является актуальной задачей. Добавки титана и циркония, а также редкоземельных металлов используют как основной способ повышения пластичности тугоплавких сплавов. Эти добавки активно соединяются с примесями внедрения и выводят их из твердого раствора. Образовавшиеся частицы соединений вредного влияния на пластичность не оказывают. Рений резко понижает порог хладноломкости Мо и W. Сплавы вольфрама с рением пластичны при 25°С, однако Re — очень дефицитный металл. [c.505]

Для изготовления электродов электроду-говых плазмотронов применяют тугоплавкие металлы, такие как вольфрам, молибден, цирконий, гафний или специальные сплавы. Ресурс работы вольфрамового катода при токах до 1000 А составляет несколько сотен часов и определяется в основном природой плазмообразующего газа. Катоды выполняются из циркония или гафния, наиболее устойчивых материалов при работе дуговых плазмотронов в окислительных средах. На поверхности этих материалов образуется оксидная пленка, с одной стороны, хорошо проводящая электрический ток при высоких температурах, а с другой, - предохраняющая металл от дальнейшего быстрого окисления. [c.443]

Стыковая контактная сварка оплавлением тугоплавких металлов может производиться в среде аргона, гелия, водорода п на воздухе. Для защиты от атмосферных газов, при сварке сопротивлением сплавов Мо и W, применяют 4-хлористый углерод, воду и смесь порошков окиси циркония, молибдена и графита. Наиболее высокую пластичность имеют соединения при сварке в вакууме. Прочность стыковых соединений Nb и Мо близка к прочности осн. металла. [c.157]

Столь же фундаментальную роль играет а jri р превращение в таких тугоплавких металлах, как титан, цирконий и гафний. Термическая обработка их сплавов, приводящая к фазовым превращениям высокотемпературного ОЦК Р-твердого раствора в мартен- [c.64]

Для тугоплавких металлов и жаропрочных сплавов ЦНИИЧМ рекомендует смесь 50—90% циркона с 50—10% полевого шпата для температуры прессования 1150—1300 °С Нефелин ) (табл. 62) с добавкой 10—15 % жидкого стекла, это покрытие не требует последующего травления изделий. При прессовании титана используют шайбы из графита и серы графита с добавкой древесных опилок, пробкового порошка, окалины, угля, пиролюзита, двуокиси свинца [c.223]

Для соединения тугоплавких металлов и их сплавов преимущественно применяют сварку плавлением дуговую в инертных газах (в камерах и со струйной защитой), под бескислородным флюсом (для титана), в вакууме электроннолучевую, лазером. Для некоторЬ1х изделий применяют следующие способы сварки давлением диффузионную в вакууме и защитных газах, взрывом, контактную. По свариваемости и технологии сварки тугоплавкие металлы можно разделить на две группы. К первой группе относятся титан, цирконий, ниобий, ванадий, тантал, ко второй — молибден, вольфрам. Металлы и сплавы первой группы обладают хорошей стойкостью к образованию горячих трещин, но склонны к образованию холодных трещин. Склонность этих металлов к холодным трещинам связана с водородом, который охрупчивает металл в результате гидридного превращения при содержании его выше предельной растворимости. Кроме того, охрупчивание металла происходит также при насыщении кислородом, азотом, углеродом и теплофизическом воздействии сварки, вызывающем перегрев, укрупнение зерна и выпадение хрупких фаз. [c.500]

Общие сведения. С развитием новых отраслей техники тугоплавкие металлы и их сплавы благодаря высоким жаропрочности, коррозионной стойкости в ряде агрессивных сред и другим свойствам находят все более широкое применение. К тугоплавким металлам, использующимся для изготовления сварных конструкций, относятся металлы IV, V и VI групп периодической системы Менделеева ниобий, тантал, цирконий, ванадий, титан, молибден, вольфрам и др. Эти металлы и сплавы на их основе обладают рядом общих физико-химических и технологических свойств, основными из которых являются высокие температура плавления, химическая активность в жидком и твердом состоянии при повышенных температурах поотношению к атмосферным газам, чувствительность к термическому воздействию, склонность к охрупчиванию, к интенсивному росту зерна при нагреве выше температуры рекристаллизации. Пластичность сварных соединений тугоплавких металлов, как и самих металлов, в большей мере зависит от содержания примесей внедрения. Растворимость азота, углерода и водорода в тугоплавких металлах показана на рис. 1. Содержание примесей внедрения влияет на технологические свойства тугоплавких металлов и особенно на их свариваемость. Взаимодействие тугоплавких металлов с газами и образование окислов, гидридов и нитридов вызывают резкое охрупчивание металла. Главной задачей металлургии сварки химически активных тугоплавких металлов является обеспечение совершенной защиты металла и минимального содержания в нем вредных примесей. Применение диффузионной сварки в вакууме для соединения тугоплавких металлов и их сплавов является весьма перспективным, так как позволяет использовать наиболее совершенную защиту металла от газов и регулировать термодеформационный цикл сварки в благоприятных для металла пределах. [c.150]

G. Все цветные сплавы при нагреве и значительно больших объемах, чем черные металлы, растворяют газы окружающей атмосферы н хцмнческн взаимодействуют со всеми газами, кроме иперттах. Особенно актнвные в этом смысле более тугоплавкие и химически более активные металлы титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден. Эту группу металлов часто выделяют в группу тугоплавких, хнмячески активных металлов. [c.341]

Титан в настоящее время получается методами порошковой металлургии в небольших масштабах по сравнению с методами дугового плавления (см. стр. 576—577, табл. 3 и 4). Цирконий и его сплавы с оловом, полученные методами порошковой металлургии, содержат повышенное количество кислорода и азота и не обладают той высокой коррозионной стойкостью, какую имеют сплавы, полученные дуговым плавлением. Методы порошковой металлургии применяются наряду с другими методами для производства заготовок и изделий из тория, ванадия и бериллия. Более подробные сведения о редких и тугоплавких металлах см. в гл. VIII Редкие металлы и их сплавы и X Титан и его сплавы . [c.598]

Контактные сплавы. В состав т частью благородные металлы в связи с их стойкостью к окислению. Однако из-за их низкой температуры плавления приходится для сильно нагруженных контактов применять сплавы тугоплавких металлов. В качестве примера рассмотрим некоторые сплавы (табл. 22.2). Золото-никелевые сплавы отличаются высокой твердостью, стойкостью к эрозии (иглообразованию) и к свариванию. Недостатком сплавов является склонность к окислению при мощной дуге. При 5% Ni = 1000° С, р =0,123 ом-мм м (для золота р =0,22 ом-лш /м). Сплав золота с цирконием (3%), помимо указанных достоинств, обладает стойкостью к окислению известны такие тройные сплавы на основе золота. Серебрено-палладиевые сплавы имеют высокую температуру плавления (1330° С), стойки к эрозии и свариванию и вдвое тверже серебра удельное сопротивление такого сплава при 40% Pd значительно р = 0,42 ом Эти сплавы обладают защитными свойствами про- [c.294]

Предварительные замечания. В предыдущих параграфах главы обсуж-дспы многие общие особенности структуры и свойств металлов и сплавов. У отдельных металлов или сплавов имеется ряд специфических свойств, знать которые необходимо инженеру, занимающемуся проблемой надежности, при проектировании тех или иных конструкций, В настоящем параграфе остановимся па некоторых особенностях наиболее важных для техники металлов и сплавов. К их числу относятся железоуглеродистые сплавы (стали, чугуны), алюминиевые, магниевые, сверхлегкие, медные, никелевые сплавы, титан и его сплавы, цирконий и его сплавы, бериллий, тугоплавкие металлы и их жаропрочные сплавы. Некоторые механические и упругие характеристики семи чистых металлов приведены в табл. 4.11. [c.318]

Бориды и боридные сплавы часто работают в конструкциях в непосредственном контакте с графитом до температуры 2000—2200° С. При нагреве боридов TiBj, ZrBj, rBj, находящихся в контакте с тугоплавкими металлами (ниобий, тантал, молибден и вольфрам), последние начинают насыщаться бором в местах контакта при температурах выше 1200° С. При взаимодействии борида циркония с ниобием, танталом и вольфрамом образуются преимущественно твердые растворы боридов, при взаимодействии с молибденом — тройные химические соединения (Zr—Мо—В) [21]. [c.417]

Для уменьшения скорости окисления высокотемпературных металлов в них вводят различные легирующие добавки. Этим объясняется положительное влияние присадок циркония и титана на ряд тугоплавких металлов. Также успешным оказалось легирование сплавов на нио-биево-титановой основе алюминием, кремнием и хромом. Выше 1500 К легированные металлы практически неработоспособны. [c.164]

Судя по литературным данным [80], на окисление никелевых и кобальтовых сплавов тугоплавкие элементы оказывают влияние трех видов. Влияние одного из них благотворно, поскольку тугоплавкие элементы можно рассматривать как ловушки (геттеры) для кислорода, способствующие образованию защитных слоев из Al Oj и r Oj. Влияние двух других видов — вредное. Во-первых, тугоплавкие элементы уменьшают диффузионную активность алюминия, хрома и кремния, а это противодействует формированию защитного слоя. Во-вторых, оксиды тугоплавких металлов обычно незащитны (т.е. отличаются низкой температурой плавления, высокой упругостью паров, высоким коэффициентом диффузии и другими неблагоприятными характеристиками), и поэтому они нежелательны в качестве компонентов для наружной окалины. Следовательно, вредное влияние тугоплавких элементов оказывается более весомым, чем их благотворное влияние, так что для повьш1ения противоокислительной стойкости их обычно в суперсплавы не вводят. Но поскольку тугоплавкие элементы не равнозначны, то некоторые из них использовать предпочтительнее, чем другие. Представляется, например, что тантал, не вызывает столь вредных последствий, как вольфрам или молибден, поэтому он один из тех тугоплавких элементов, которые следует предпочесть. Вольфрам, молибден и ванадий ведут себя примерно одинаково, но вольфрам определенно сильнее снижает. скорости обменной диффузии, чем остальные элементы, и, следовательно, более, чем другие способен к неблагоприятному влиянию в отношении избирательного окисления. Оксиды ниобия не являются защитными, поэтому его присутствие в составе окалины нежелательно. Рений применяли в суперсплавах в ограниченных масштабах его влияние, по-видимому, аналогично влиянию ниобия. Гафний и цирконий часто вводят в суперсплавы в небольших количествах, они значительно улучшают прочность связи окалины с основным сплавом. [c.32]

Плавку в электронно-лучевых печах (ЭЛП) применяют для получения чистых и ультрачистых тугоплавких металлов (молибдена, ниобия, циркония и др.), для выплавки специальных сплавов и сталей. Источником теплоты в этих печах является энергия, выделяющаяся при торможении свободных электронов, пучок которых направлен на металл. Получение электронов, их разгон, концентрация в луч, направление луча в зону плавления осуществляются электронной пушкой. Металл плавится и затвердевает в водоохлаждаемых кристаллизаторах при остаточном давлении 1,33 Па. Вакуум внутри печи, большой перефев и высокие скорости охлаждения слитка способствуют удалению газов и примесей, получению металла [c.52]

При комнатной температуре тугоплавкие металлы имеют высокую коррозионную стойкость, но при высоких температурах, вследствие высокой скорости окисления, недостаточной плотности прилегания к металлу и летучести их окислов они, за исключением хрома, отличаются очень плохой жаростойкостью. Если принять наиболее плохую жаростойкость (сопротивление окислению) молибдена за 1, то соответственно жаростойкость у разных металлов будет у тантала 1,4 у ниобия 2,3 у вольфрама 14 у циркония 27 у титана 54 у хрома 320 у нержавеющей стали 1Х18Н9Т—1600. Поэтому для создания необходимой жаростойкости тугоплавкйе металлы и их сплавы следует применять с защитными покрытиями, а в отдельных случаях создавать у них путем легирования более прочные и менее летучие пленки окислов на поверхности. Способность обрабатываться давлением, резанием, подвергаться сварке, отливке и т. д., т. е. технологичность у тугоплавких металлов, очень низкая, особенно у вольфрама. Поэтому среди тугоплавких металлов наибольшее применение в настоящее время получили молибден и ниобий, технологичность которых сравнительно удовлетворительна. [c.405]

К тугоплавким относятся сплавы на основе следующих металлов — титана, ванадия, хрома, циркония, ннобия и вольфрама, температуры плавления которых выше температуры плавления железа. [c.193]

При температуре прессования от 1000 до П20 используют стекло 123, при 1120—1220 °С — стекло 122. Для повышенных температур обработки используют высокощелочны.е (см. табл. 63) или высокоборные алюмосиликатные стекла, для прессования жаропрочных сталей — минералы датолит, данбурит, высоко-борные малощелочные стекла. Для труднодеформируемых жаропрочных сплавов при 1100—1700 °С используют смесь стекла 203 с цирконом и 10 % жидкого стекла (содержание циркона увеличивается с повышением температуры обработки). Тугоплавкие металлы при 1300—1500 °С — прессуют с оболочкой из медной фольги, используют также алюмосиликатные или боросиликатные стекла, при 1500—1700 °С — малощелочные или бесщелочные алюмоборосиликатные стекла, ситаллы, стеклоткань. Для более высоких температур предложена стеклоткань, пропитанная политетрафторэтиленом, ткани из графита или целлюлозы, пропитанные стеклом [164, 331]. [c.226]

В их состав на основе драгоценных металлов или сплавов вводятся дисперсноупрочняющие фазы в виде тугоплавких металлов, окислов, тугоплавких соединений, образующих твердые растворы. К таким материалам относятся псевдосплавы серебро—никель, серебро—палладий, серебро—палладий—никель, золото—палладий— серебро, серебро—цирконий. Композиция серебро—палладий—никель отличается высокой коррозионной стойкостью в различных климатических условиях. Ее структура представлена двумя фазовыми составляющими матрицы из серебропалладиевого сплава и дисперсных, вытянутых в направлении деформации включений второй фазы твердого раствора серебра и палладия в никеле. [c.165]

Высокое химическое сродство титана с другими элементами, в том числе и. металлами, с условливает его способность образовывать с большинством из них химические соединения и широкие области ограниченных твердых растворов, чаще всего с эвтектикой. Перитектики с титаном образуют только серебро (с химическим соединением TiAg) и вольфрам (без химического соединения). Неограниченные твердые растворы с титаном образуют лишь тугоплавкие металлы (цирконий, ванадий, молибден, ниобий). С ди них цирконий и ванадий образуют твердые растворы с минимумом температуры плавления, а молибден и ниобий — твердые растворы с повышающейся температурой плавления сплавов при их введении. [c.310]

Сплавы тугоплавких металлов TiOg и ZtO — полупроводники и-типа. Основной тип дефектов — анионные вакансии. Поэтому легирование титана и циркония более высоковалентными металлами должно приводить к понижению скорости окисления. Действительно, малые добавки вольфрама, молибдена и тантала повышают сопротивление титана к окислению. Однако ввиду высокого сродства титана и цирко- [c.426]

Среди наиболее тугоплавких металлов особенно перспективен для разработки жаропрочных сплавов ниобий, отличающийся высокой пластичностью, относительно малой окисляемостью и другими полезными характеристиками. На основе новых теоретических и экспериментальных данных выявлена возможность эффективного упрочнения ниобия и его сплавов дисперсными частицами карбидов, нитридов и окислов циркония и гафния. Закономерности образования и распада пересыщенных твердых растворов в двухфазных нио-биевых сплавах являются типичными для классических стареющих сплавов. В связи с этим большое значение имеет возможность регулирования структуры и свойств этих сплавов путем термической обработки. Сочетание оптимального количества упрочняющей дисперсной фазы и рационального режима термической обработки позволяет значительно повысить жаропрочные свойства современных ниобиевых сплавов. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...