7.5 Вольфрам та його сплави

Вольфрам (\¥) має найвищу температуру плавлення серед металів Тпл=0080°С,    жароміцний    (а^0 = 70 МПа),    модуль пружності

Е=0,9-105 МПа. Має високу густину р=19,0 г/см0, тип гратки - ОЦК. До недоліків слід віднести схильність до холодноламкості, малий опір оки­сленню при відносно низьких температурах. Міцність та пластичність залежать від чистоти та стану матеріалу, для технічно чистого \ ав=500-1000 МПа, 5=0. Температура переходу технічно чистого рекрис­талізованого вольфраму з крихкого стану до пластичного перевищує 200°С. Вольфрам має низьку технологічну пластичність. При підвищені температури пластичність зростає, міцність значно не змінюється. Чис­тий вольфрам використовують в нагартованому стані або після відпа-лення для зняття напружень (1000°С - 1 год.). Рекристалізація прохо­дить при нагріванні вище 1600-1800°С, але недоліком цього процесу є підвищення крихкості металу.

Легування вольфраму спрямовано на:

1. Підвищення жароміцності.

2. Підвищення низькотемпературної пластичності та технологі­чності.

3. Підвищення фізичних властивостей, наприклад електроопору.

4. Підвищення жаростійкості.

При температурі 1600-2000°С найбільший рівень міцності від­повідає легуванню цирконієм, гафнієм, ніобієм, танталом (до 3% атомних). Присутність в сплавах вуглецю підвищує міцність за раху­нок утворення твердого розчину втілення та дисперсійного твердіння при виділенні карбідів. У випадку вольфраму, розчинне зміцнення су­проводжується зменшенням технологічності, підвищенням крихкості. Винятком є легування ренієм, осмієм, рутенієм (пластичність зростає, Тпх зсувається до нижчих температур).

Сплав, що містить вольфрам та 25% ренію має показник ав=1190 МПа після відпалення та ав=2710 МПа - в нагартованому стані. Реній має сприятливий вплив на жароміцність, для вище вказа­ного сплаву -        = 45 МПа . Але якщо робоча температура деталі

перевищує 1600°С вольфрам без легуючих елементів має переваги. Легування ренієм підвищує модуль пружності, електроопір, сплави характеризуються доброю зварюваністю.

На практиці використовують сплави вольфраму, що леговані молібденом, в цьому випадку реалізується твердорозчинне зміцнення. Максимальний рівень міцності відповідає легуванню 15% молібдену. Міцність зберігається до температури 2200°С, подальше зростання те­мператури призводить до прискорення дифузії у присутності молібде­ну, показники міцності зменшуються.

Використовують також сплави, що одночасно містять молібден (15-34%) та реній (25-40%). Для подібних композицій є характернимивисока пластичність матеріалу при кімнатній температурі (після рек­ристалізації) та висока міцність до температури 1800°С.

Сплави вольфраму передбачають можливість реалізації диспер­сійного зміцнення, представником таких сплавів є сплав системи \¥-Пі-С, вміст гафнію дорівнює 0,35%. Максимальна міцність забез­печується утворенням карбідів ПІС. Ці карбіди здатні утворюватися під час лиття, гарячої обробки тиском або при термічній обробці. Не­доліком сплавів розглянутої системи є схильність до холодноламкості. Для забезпечення більшого рівня пластичності, без втрати міцності, використовують додаткове легування ренієм (до 4%). Вміст вуглецю є обмеженим через імовірність утворення евтектик, що знижують гра­ничні температури експлуатації сплавів.

Вольфрам є основою порошкових сплавів, наприклад, викорис­товують як жароміцні сплави: ВТ-7 (містить вольфрам та 0,7% окислу ТЪ02), ВТ-10 (1,0% окислу ТЪ02). Сплав ВТ-10 має наступні властиво­сті: ав650 = 260 МПа, а;;200 = 98 МПа.

Недоліком вольфрамових сплавів є недостатній опір корозійно­му руйнуванню при високих температурах, це зумовлює необхідність використовувати додатковий захист від окислення, зокрема силіцидні покриття МПБі2, \¥Бі2.

Вольфрам та його жароміцні сплави використовують при виго­товленні соплових апаратів реактивних двигунів, носових обтікачів, передніх крайок та відповідальних деталей в ракетній техніці. Сплави з високим електроопором використовують для нагрівачів (наприклад, МВ-50 - вольфрам-молібденовий сплав, що містить 50% молібдену). Сплави вольфрам - реній використовують при виготовленні термопар.