Тяжёлые сплавы — это сплавы на основе вольфрама с высокой плотностью, которая составляет не менее 16,5 г/см3. Тяжёлые сплавы получают только методами порошковой металлургии.
Состав
Основой тяжёлых сплавов является вольфрам, содержание которого может составлять от 76% до 97%. Помимо вольфрама в состав сплавов обычно входят никель, железо и медь, но также могут входить и другие металлы — (молибден, кобальт, хром, серебро). Наибольшее распространение нашли тяжёлые сплавы марок ВНЖ (вольфрам−никель−железо) и ВНМ (вольфрам−никель−медь) [1][2].
| Марка сплава | Плотность г/см3 | Состав, масс. % | |||
| W | Ni | Cu | Fe | ||
| ВНЖ 7-3 | 17,0 | 90 | 7 | — | 3 |
| ВНЖ 5-5 (деформированный) | 17,1 | 90 | 5 | — | 5 |
| ВНЖ 3,5-1,5 | 17,7 | 95 | 3,5 | — | 1,5 |
| ВНМ 2-1 | 18,1 | 97 | 2 | 1 | — |
| ВНМ 3-2 | 17,3 | 95 | 3 | 2 | — |
| ВНМ 5-3 | 16,8 | 92 | 5 | 3 | — |
| ВНМ 6-4 | 17,1 | 90 | 6 | 4 | — |
Технология получения
Технология получения тяжёлых сплавов основана на методах порошковой металлургии. Методы литья не могут быть применены в связи с большой разницей температур плавления и плотности используемых металлов.
Получение тяжёлых сплавов пропиткой пористого вольфрамового каркаса расплавленными металлами основано на затекании в поры жидкой фазы под действием капиллярных сил и образованием беспористого сплава. Пористый каркас получают прессованием и низкотемпературным спеканием вольфрамового порошка.
Помимо получения тяжёлых сплавов пропиткой, может быть использовано жидкофазное спекание прессовок. В этом случае порошки исходных металлов прессуют под давлением 100−200 МПа и спекают в среде водорода. В зависимости от марки сплава температура спекания составляет 1400−1500 °C для ВНМ и 1450−1550 °C для ВНЖ[3]. В свою очередь этот способ может быть заменен на горячее прессование, который одновременно совмещает процесс прессования и спекания[2].
Полученные сплавы имеют двухфазную структуру, которая состоит из зерен вольфрама округлой формы и связки, представляющая собой твердый раствор вольфрама в Ni−Cu или в Ni−Fe. Рост и образование зерен вольфрама округлой формы связано с процессами растворения-осаждения через жидкую фазу и коалесценцией частиц вольфрама[4].
Механические свойства
Тяжёлые сплавы характеризуются хорошей обрабатываемостью и могут быть подвергнуты термомеханической обработке. Твёрдость сплавов находится в пределах 20−30 HRC для марок ВНЖ и 24−30 HRC для марок ВНМ. В случае механико-термической обработки (обжатие на 22−24% с последующим отжигом) сплава ВНЖ 7-3 твёрдость может составлять 36−42 HRC. Предел прочности при растяжении составляет от 530 МПа до 1200 МПа, а относительное удлинение — 0,1−27%[2][5].
Применение
Высокая плотность тяжёлых сплавов позволяет им значительно поглощать γ-излучение. Так, при плотности сплава 16,5 г/см3 коэффициент поглощения в 1,5 раза выше, чем у свинца, поэтому из них изготавливают защитные экраны и контейнеры для хранения радиоактивных веществ[1]. Из тяжёлых сплавов изготавливают сердечники подкалиберных снарядов, маховики колес, противовесы, регуляторы центрифуг, электрические контакты, электроды для контактной сварки, балансиры, противовесы для элеронов самолета[2], инерционные грузы к часам с автозаводом[5]. Из сплавов марки ВНМ изготавливают роторы гироскопов и гирокомпасов, поскольку они не магнитны[4].
Примечания
- ↑ 1 2 Агте К., Вацек И. Вольфрам и молибден. — Энергия, 1964. — С. 347-351. — 455 с.
- ↑ 1 2 3 4 Бабич Б. Н., Вершинина Е. В., Глебов В. А. и др.; под ред. Ю. В. Левинского. Металлические порошки и порошковые материалы. Справочник. — ЭКОМЕТ, 2005. — С. 398-401. — 520 с.
- ↑ Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А. Технология порошковой металлургии. — Выща шк., 1989. — С. 361-362. — 415 с.
- ↑ 1 2 Зеликман А. Н., Никитина Л. С. Вольфрам. — Металлургия, 1978. — С. 233-235. — 272 с. Архивировано 27 сентября 2022 года.
- ↑ 1 2 Баженов М. Ф., Байчман С. Г., Карпачев Д. Г. Твердые сплавы. Справочник. — Металлургия, 1978. — С. 156-164. — 184 с.
Эта страница в последний раз была отредактирована 15 декабря 2023 в 17:10.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.