70. Туг оплавкие металлы и сплавы

Тугоплавкими называют металлы, температура

плавления которых выше 1700°С.

1) вольфрам (3410°С); 2) молибден (2620°С); 3) тан-

тал (2996°С); 4) хром (1875°С); 5) рутений; 6) гафний

и др.

Тугоплавкие металлы и их сплавы применяют как

жаропрочные при строительстве ракет, космических

кораблей. Эти металлы получают из порошков путем

прессования и последующего их спекания в брикеты,

а также плавкой заготовок в электродуговых и элект-

ронно-лучевых печах. Монокристаллы тугоплавких

металлов большой чистоты получают в результате

особой плавки.

Тугоплавкие металлы обладают высокой коррози-

онной стойкостью в среде сильных кислот, расплав-

ленных щелочных металлах. Тугоплавкие металлы и

их сплавы во избежание окисления нагревают в ва-

кууме или нейтральных газах (аргоне, гелии). Детали,

работающие при высоких температурах, покрыва-

ют хромом, алюминием, кремнием и другими метал-

лами. Для изготовления деталей, работающих при

температурах до 1400°С, используют молибден, нио-

бий или их сплавы; при более высоких температу-

рах — вольфрам и тантал, у которых значительно

выше температура плавления.

Сплавы вольфрама с 20% рения и вольфрама с

5% рения применяют для изготовления термопар,

измеряющих температуру до 3000°С.

Тантал ____________применяют для изготовления пластин и

проволоки, используемых в костной хирургии. Кар-

биды тантала (температура плавления 3880°С) при-

меняют для наплавки на поверхность изделий в аг-

рессивной среде.

Вольфрам и молибден в чистом виде использу-

ют в радио- и электронной промышленности для из-

готовления нитей накаливания, пружин, нагревате-

лей, контактов. Сплав, содержащий 85% вольфрама и

15% молибдена, пригоден для работы при темпера-

турах, близких к 3000°С.

Ниобий и его сплавы имеют важное значение в

электронной и химической промышленности, а спла-

вы ниобия с оловом являются ценным сверхпроводя-

щим материалом.

Большую роль играет рений, его температура плав-

ления 3180°С, плотность в 3 раза больше, чем у желе-

за, он немного легче осмия, платины и иридия. Жа-

ропрочность рения с вольфрамом и танталом сохра-

няется до температуры 3000°С, сохраняются и меха-

нические свойства. Вольфрам и молибден при низких

температурах очень хрупки, а в сплаве с рением со-

храняют при этих температурах пластичность.

71. Методы п олучения п орошков

Порошки используются для получения порошковых

сплавов. Порошковый сплав представляет собой ме-

таллический порошок (железный, из цветных метал-

лов, в некоторых случаях с добавкой графита или

других примесей), спрессованный при высоком дав-

лении и подвергнутый спеканию. Такой способ полу-

чения порошковых сплавов называется порошковой

металлургией. Порошковая металлургия дает воз-

можность создавать изделия с особыми свойствами,

которые нельзя получить никакими другими метода-

ми, — пористые самосмазывающиеся подшипники,

сплавы из таких несплавляющихся металлов, как воль-

фрам и медь, а также изготовлять большинство тугоп-

лавких металлов, многокомпонентные смеси и т.д.

Порошки получают различными способами:

1) механическим измельчением железной и сталь-

ной стружки в шаровых, молотковых и вихревых мель-

ницах;

2) восстановлением из оксидов тугоплавких метал-

лов (вольфрама, молибдена, железа и др.);

3) электролитическим осаждением — меди, олова,

железа и др.

Для получения порошков исходных компонентов

используют различные технологии в зависимости от

природы сырья. Для получения карбида вольфра-

ма — основного компонента большинства твердых

сплавов — используют карбидизацию порошкообраз-

ного металлического вольфрама в среде углеродосо-

держащего газа.

Металлический вольфрам получают в две стадии.

На первой в результате разложения вольфрамовой

кислоты образуется оксид вольфрама, который на

второй стадии подвергают восстановлению в среде

водорода (H2W4 →WO3 +H2OWO3 +3H2 →W+ 3H2O и,

наконец, 2WC2H →2WCH 2).

Карбид титана (TiC), являющийся компонентом и

твердых сплавов, и режущей керамики, получают

восстановлением окиси титана (TiO + C2H2 →TiC+

CO+ H2).

Оксид алюминия (Al2O3) — основа некоторых ви-

дов керамики — может быть получен переработкой

бокситов, в которых его содержание составляет от 50

до 100%, а также обжигом глинозема.

Нитрид кремния может быть получен азотирова-

нием кремниевого порошка. Металлический ко-

бальт, являющийся связкой большинства твердых

сплавов, получают восстановлением окислов кобаль-

та в среде водорода.

Наиболее распространенный способ приготовле-

ния смесей — размол в шаровых мельницах. При

этом происходят измельчение порошков, их переме-

шивание с целью получения однородной массы. Вре-

мя размола составляет от двух—трех до четырех—

пяти суток в зависимости от требований к дисперс-

ности порошка.