Ниобия сплавы

НИОБИЯ СПЛАВЫ, обладают высокой мех. прочностью и жаропрочностью при 800-1300 °С, стойкостью во мн. разб. к-тах, расплавах щелочных и др. легкоплавких металлов, хорошей свариваемостью аргонодуговой или электроннолучевой сваркой; тугоплавки (т. пл. ~ 2400 °С). Легирующие элементы - тугоплавкие переходные металлы (Ti, Zr, V, Mo, W), а также Al, Sn, Ge и др., содержание к-рых колеблется от 0,8-1,2 до 25-45% по массе; отдельные Н.с. содержат 0,1-0,4% С, РЗЭ (La или Се). В кол-вах меньших 0,005-0,05% в Н.с. всегда присутствуют примеси С, О, N, Н. При нагр. на воздухе и др. окислит. средах выше 400 °С Н.с. окисляются.

С л и т к и д е ф о р м и р у е м ы х Н.с. получают вакуумной плавкой (электродуговой, электроннолучевой, гарнисажной и др.), а из них-разл. полуфабрикаты (листы, прутки, трубы, поковки, штамповки и др.). При изготовлении высоколегированных Н.с. для равномерного распределения легирующих элементов используют двойной переплав. Примеси ухудшают деформируемость Н.с. при обработке давлением и пластичность сварных соед. вследствие образования твердых р-ров внедрения и разл. фаз (карбидов, оксидов, нитридов и др.). В качестве л и т е й н ы х Н.с. используют те же деформируемые сплавы.

По назначению Н.с. разделяют на жаропрочные (конструкционные), коррозионностойкие и прецизионные.

Основа ж а р о п р о ч н ы х Н.с., содержащих 5-15% W, 2-10% Мо, 0,8-1,2% Zr,-твердый р-р с объемноцентрир. кубич. решеткой; при 1100-1300 °С s_раст 150-200 МПа, s_раст за 100 ч (длит. прочность) 70-100 MПa.

Осн. вид термич. обработки-отжиг; Н.с. с содержанием 0,1-0,4% С можно упрочнять закалкой и старением. Используют в ядерной энергетике (оболочки твэлов, трубопроводы), авиац. и космич. технике (детали газовых турбин, передние кромки и обтекатели летательных аппаратов, антенны космич. кораблей). Для защиты от окисления на детали из Н.с. наносят покрытия; металлич. (напр., Сr), силицидные (MoSi₂), алюминидные (NbAl₃), оксидные (Аl₂O₃, ZrO₂, НfO₂).

К о р р о з и о н н о с т о й к и е Н.с. содержат гл. обр. Nb и Та; для замены дефицитного Та легируют Ti, V и Мо. При содержании 5-20% Ti или V Н.с. стойки в кипящих р-рах 0,5-20%-ной H₂SO₄, H₃PO₄ и НСl, при содержании 10-25% Мо и 20-50% Та-в более конц. р-рах этих к-т. Применяют для изготовления хим. оборудования, работающего в агрессивных средах (см. также Тантала сплавы}.

П р е ц и з и о н н ы е Н.с. разделяют на сверхпроводящие и сплавы с заданными значениями коэф. термич. расширения. Среди первых наиб. распространены Н.с. с содержанием 25-45% Ti и (или) Zr (твердые р-ры, обрабатываются давлением) и хрупкие соед. Nb с кубич. решеткой-Nb₃Al, Nb₃Sn, Nb₃Ge и др. Применяют в виде проволоки и ленты для намотки соленоидов, создающих сильные магн. поля (7,9^.10⁶-19,9•10⁶ А/м). Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние для твердых р-ров 8-11 К, для соед. Nb-18-20 К.

Н.с., содержащие 8-10% W и 1-2% Zr, имеют коэф. термич. расширения такой же, как у Та, и применяются наряду с ним в электровакуумных приборах гл. обр. при пайке со стеклом.

Лит.: Мальцев М. В., Байков А. И.,Соловьев В. Я., Технология производства ниобия и его сплавов, М., 1966; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Сборник. М., 1967; Сверхпроводящие материалы, М., 1976; Зелик-ман А. Н., Металлургия тугоплавких редких металлов, М., 1986, с. 227-94.

А. М. Захаров.