НИОБИЯ СПЛАВЫ
Cплавы на основе ниобия. В пром. масштабах применяются с начала 50-х гг. 20 в. Отличаются высокой жаропрочностью, сравнительно небольшой плотностью, низким поперечным сечением захвата тепловых нейтронов (1,1-5 барн/атом), пластичны при обработке давлением и хорошо свариваются, стойки в некоторых кислотах и в расплавах щелочных металлов. При нагреве на воздухе и в др. окислительных средах подвержены окислению при т-ре свыше 400° С.
По мех. св-вам при рабочей т-ре различают низкопрочные сплавы, имеющие преимущество перед нелегированным ниобием при т-ре до 1100—1150° С; среднепрочные сплавы (применяемые до т-ры 1200—1250° С) и высокопрочные сплавы (применяемые при т-ре до 1250—1300° С, кратковременно до т-ры 1450—1500° С). Низкопрочные сплавы содержат в качестве легирующих элементов гл. обр. титан, цирконий или гафний, иногда ванадии и тантал. Т-ра плавления таких сплавов в среднем 2260—2380° С, их рабочие т-ры не превышают 1100— 1150° С При т-ре выше порога рекристаллизации прочность сплавов резко снижается. Основные отличительные особенности таких сплавов — повышенная пластичность при комнатной т-ре и высокая технологичность при обработке давлением. Среднепрочные сплавы, кроме титана, циркония и гафния, содержат тугоплавкие легирующие элементы — молибден, вольфрам и тантал, повышающие т-ру плавления и прочность при рабочих т-рах. Такие сплавы сравнительно легко обрабатывать давлением. Высокопрочные сплавы содержат в значительных количествах вольфрам и молибден (в сумме до 20—25%). Их т-ра плавления не ниже 2350—2370° С, т-ра начала рекристаллизации 1150 ч- 1540° С, жаропрочность высокая.
Некоторые из высокопрочных сплавов отличаются повышенным содержанием углерода, поэтому в их структуре, кроме тугоплавкого ниобиевого твердого раствора, имеются выделения карбидов (главным образом, ZrC), положительно влияющие на жаропрочность. Недостатки высокопрочных сплавов — пониженная пластичность при комнатной т-ре и низкая технологичность при обработке давлением. Осн. способ получения Н. с. — дуговая плавка с расходуемым электродом (в вакууме или аргоне). Для равномерного распределения легирующих элементов в высоколегированных сплавах используют двойной переплав или гарнисажную плавку с разливом в медные водоохлаждаемые (или графитовые без охлаждения) формы. Иногда (напр., если содержание элементов внедрения должно быть минимальным) применяют электроннолучевую плавку. Обработка ниобиевых слитков начинается с разрушения литой структуры прессованием (т-ра нагрева — 1100— 1700° С — зависит от состава сплава), после чего их подвергают прокатке, волочению, штампованию, ротационной ковке или повторному прессованию. Листовую прокатку низко- и среднепрочных сплавов, а также изготовление труб протяжкой или прокаткой трубных заготовок, полученных предварительным прес-сованием, проводят в холодном состоянии или с небольшим подогревом и применением спец. смазок. В процессе холодного деформирования осуществляют промежуточные отжиги для снятия внутренних напряжений и получения мелкого зерна.
Из-за большой прочности и сравнительно небольшой пластичности высокопрочные сплавы прокатывают при высокой т-ре в защитных оболочках из нержавеющей стаяли, титана или молибдена. Одним из основных направлений в изучении ниобия сплавы является создание низколегированных дисперсно-упрочненных сплавов , которые, обладая повышенной прочностью вследствие высокого объемного содержания дисперсной Твердой фазы (карбидов, нитридов, окислов), сохраняют хорошую технологичность при обработке давлением. Температурный предел применимости таких сплавов определяется т-рой начала интенсивной коагуляции дисперсных фаз. Разработаны два оптимальных режима деформирования и термической обработки дисперсно упрочненных сплавов: деформирование при т-ре 1700— 1900° С в состоянии однородного твердого раствора и быстрое охлаждение; отжиг при т-ре 1700—1900° С для перевода избыточных фаз в твердый раствор, закалка до комнатной т-ры и деформирование в холодном или теплом состоянии.
Окончательная обработка при обоих режимах — старение при т-ре 900 — 1100° С (см. Старение металлов). Полуфабрикаты из Н. с. изготовляют в виде проволоки, лент, труб и прутков. Наряду с жаропрочными важное значение приобрели сверхпроводящие ниобие-вые сплавы. Для сплавов системы ниобий — цирконий величина критического магнитного поля — до 80 кгс, плотность критического тока (4 ÷6) 104 а/см2, т-ра перехода в сверхпроводящее состояние — 11 К. К ним относятся также сплавы на основе систем ниобий — титан, ниобий — титан — цирконий и ниобий — олово. Жаропрочные Ниобия сплавы используют для изготовления емкостей со щелочными металлами в теплообменниках ядерных реакторов, а также некоторых спец. изделий .
Лит. Савицкий Е.М. , Бурханов Г.С., металловедение сплавов тугоплавких и редких металлов .
Статья на тему Ниобия сплавы