5.6. Тугоплавкі метали та їх сплави

Останнім часом в техніці застосовуються рідкоземельні тугоплавкі метали та їх сплави. Найбільше практичне зна- чення мають тугоплавкі метали з ОЦК коміркою — вольф- рам, ніобій, молібден, тантал та ін. Вони можуть працювати

_{при температурах 1500 — 2000} ^o_{C .}

^{Самий тугоплавкий метал — вольфрам (3410 o}_C ^{). Його}

сплави застосовуються у радіо- і електронній промисловості.

Так, із них виготовляють нитки розжарювання вакуумних приладів, листові аноди, нагрівники, контакти тощо. У сплаві з ренієм (до 30 %) добре обробляється тиском.

Молібден (2625 ^oC ) і його сплави також є важливим ма-

теріалом. Його використовують в електроламповій промис-

ловості, в радіоелектроніці, в електровакуумному вироб- ництві, у високотемпературних вакуумних печах та ракетній техніці тощо. Легуючими добавками є цинк, вуглець, ніобій. Позитивно впливає на якість молібдену реній.

Ніобій (2468 ^oC ) і його сплави — перспективні матеріа-

ли нової техніки. Їх використовують у хімічній промисловості,

в атомних прискорювачах тощо. З них виготовляють зверхп-

ровідні матеріали.

Сплави ніобію технологічні, добре зварюються, відрізня- ються високою корозіостійкістю. Легування вольфрамом, молібденом підвищують жаростійкість сплавів ніобію.

Тантал (2996 ^oC ) і його сплави з вольфрамом, молібде-

ном, ніобієм відрізняються дуже високою хімічною стійкістю проти дії сильних кислот, в розплавах лужних металів і вико- ристовуються в електровакуумній та хімічній промисловості.

87

5.7. Сплави з пам’яттю форми

У 1963 році був вперше отриманий нітінол, який скла- дається з 50 % нікелю і 50 % титану. Крім корозіостійкості він проявляє здатність до запам’ятовування форми. Суть цьо- го ефекту полягає в наступному. Якщо металу надати необх- ідну форму, а потім повторно продеформувати при більш низькій температурі, то при нагріванні відтворюються розм- іри та форма виробу, які були на початку.

Подібне явище спостерігається в сплавах з термопруж- ним мартенситним перетворенням. Суть цього явища поля- гає в тому, що при утворенні та рості кристалу мартенситна решітка високотемпературної фази накопичує енергію пруж- ної деформації. В результаті ріст мартенситного кристалу може призупинитись ще до порушення когерентності границь, тобто встановлюється термопружна рівновага мартенсит-мат- риця. Порушення цієї рівноваги — зниження температури — приводить до росту мартенситного кристалу, а підвищення температури викликає зворотне перетворення — мартенсит- ний кристал зменшується. Зворотне перетворення протікає в інтервалі температур і не змінює концентрацію твердого роз- чину, а лише викликає зміну кристалічної решітки з утворен- ням рельєфу на поверхні. Температури прямого і зворотного процесів можуть відрізнятися на сотні градусів. При зворот- ному перетворенні можуть відновлюватись форма та розміри виробу.

Ефект відтворення форми характерний не всім сплавам, які мають мартенситне перетворення при деформації. Для нітонола це характерно. Із нього виготовляють пристрої для космічних апаратів, які саморозвертаються та інші вироби.

Із сплаву при температурі вище 20 ^oC виготовляють де-

талі (з’єднувальні муфти, ущільнювачі трубопроводів, заклеп- ки тощо), які підлягають повторній деформації в рідкому азоті. Наприклад, муфта з внутрішнім діаметром, дещо меншим ніж зовнішній діаметр труби, так розширюється в рідкому азоті, що її можна одягти на трубу. При нагріванні муфта стискуєть- ся до попередніх розмірів. При цьому труби з’єднуються міцно, надійно і герметично.

Завдяки ефекту пам’яті форми можна здійснювати зак-

88

лепочні з’єднання у важко доступних місцях. Для цього зак- лепку з протилежної сторони від головки розпилюють вздовж осі, а кінці розводять і закріплюють. Потім нагрівають. Далі при кімнатній температурі кінці заклепки зводять і вставля- ють в отвір. При нагріванні розрізані кінці заклепки розхо- дяться і міцно з’єднують деталі.

Широке застосування знайшов нітінол в медицині. Вия- вилось, що крім корозіостійкості та пам’яті форми, цей сплав сумісний з тканинами організмів. Тому з нітінолу виготовля- ють різні скріплюючи скоби, стержні тощо.

Перспективним є застосування нітінолу для терморегу- ляторів, створення пристроїв для прямого перетворення теп- ла у механічну енергію, автоматичних терморегуляторів та машин багатократної дії, які реагують на невеликі коливання температури.

Широкому застосуванню сплавів з пам’яттю форми за- важає складність в дотриманні точного хімічного складу, ре- гулювання певних домішок, усунення ліквацій тощо.