8.2. Специфіка використання тугоплавких металів і сплавів у

машинобудуванні та дослідницьких приладах

Вольфрам, молібден, тантал і сплави на їх основі, внаслідок їх високого електричного опору, використовують для виготовлення нагрівальних елементів високотемпературних (вище 1200С) термічних печей (у вигляді дроту та стрічки, площа перетину яких залежить від необхідної потужності печі), а також нагрівальних пристроїв дослідницьких приладів і установок, наприклад, високотемпературних рентгенівських установок, електронних мікроскопів та ін., для проведення досліджень при високих температурах (до 2500С). Внаслідок високої окислюваністі тугоплавких металів такі нагрівальні елементи повинні працювати у вакуумі, або в атмосфері інертних газів.

Тугоплавкі метали, насамперед, тантал, сплави ніобію з танталом і в окремих випадках - молібден, є самими кислотостійкими металевими матеріалами. Їх використання є доцільним у середовищах, в яких інші метали не володіють достатньою корозійною стійкістю: неорганічних концентрованих кислотах при підвищених температурах, деяких промислових середовищах. Ніобій поступається танталу за корозійною стійкістю, але є значно більш дешевим. Легування ніобія молібденом і танталом підвищує корозійну стійкість сплаву. Сплав Nb + 25% Ta за корозійною стійкістю у кислотах значно переважає чистий ніобій і наближається до танталу. Титан при його вмісті до 10% не погіршує корозійну стійкість ніобію, тому у якості кислотостійких знаходять застосування потрійні сплави Nb + Ta + Ti. Молібден и вольфрам за стійкістю у киплячих кислотах значно переважають ніобій і мало поступаються танталу, але при їх використанні для виготовлення хімічної апаратури виникають значні технологічні труднощі, що обмежує їх використання.

У якості конструкційних жароміцних матеріалів використовують звичайно не чисті метали, а їх сплави. При цьому ніобій і тантал звичайно легують у великій кількості молібденом, титаном, вольфрамом. Молібден легують вольфрамом і у невеликій кількості - танталом та цирконієм. Вибір сплаву визначається не тільки його жароміцністю, але й технологічними властивостями і економічною доцільністю. Так, крихкі і нетехнологічні сплави вольфраму, як і чистий вольфрам, використовують звичайно при робочих температурах, які перевищують 2000С, в умовах сильного ерозійного зношування. Сплави на основі танталу, які є самими дорогими, використовують для найбільш відповідальних елементів. В інтервалі робочих температур 1000...1500С використовують переважно сплави на основі ніобію і молібдену. Сплави молібдену є наібільш жароміцними, тому іх застосовують при температурах вище 1200С і іноді до 2000С.

Ніобій і сплави на його основі легше за інші матеріали переходять у надпровідний стан. Чистий ніобій має саму високу критичну температуру переходу у надпровідний стан: 9,17 К (-263,83С). Практичне використання знаходять надпровідникові сплави 65 БТ (у середньому 65% Nb, 25% Ti, 10% Zr) з Ткр=9,7 К, 35 БТ ( 35% Nb, 62% Ti, 3% Zr). Ці сплави використовують для обмоток потужних генераторів, магнітів великої потужністі (наприклад, в потягах на магнітній подушці), тунельних діодів для комп’ютерів.