Рафинирование тантала и его сплавов

В технической литературе об электроннолучевой очистке тантала, ванадия и их сплавов имеются весьма ограниченные сведения. Первые данные об электроннолучевой плавке тантала были опубликованы в работе [76]. В этой работе показано, что электроннолучевая переплавка тантала является весьма эффективным методом очистки металла от газовых и некоторых металлических примесей. Однако примеси тугоплавких металлов— ниобия, молибдена и вольфрама, присутствующие в тантале, практически не удаляются из металла при электроннолучевой плавке. Ниже приведено содержание примесей в порошке тантала до и после спекания и электроннолучевого рафинирования, °/о (по массе) [76]:

В более поздней работе [77] установлено, что наиболее высокая чистота металла достигается в результате двойной электроннолучевой плавки.

В табл. 18 приведены режимы и условия электроннолучевого рафинирования исходной порошковой заготовки и дано содержание газовых примесей и значения твердости тантала после одинарной и двойной электроннолучевой плавки. Из данных таблицы следует, что очистка тантала от примесей внедрения приводит к существенному снижению его твердости, величина которой до определенной степени может служить критерием чистоты металла.

Одновременно со снижением твердости и повышением чистоты металла отмечается значительное снижение уменьшения временного сопротивления и текучести и увеличение удлинения. Например, отожженная прокатанная полоса, полученная из штабика металлокерамического тантала (0,005% Oj; 0,013% N2 и 0,012% С), при комнатной температуре в рекристаллизованном состоянии имеет следующие механические свойства: о_в=463 МПа, Сто,2=396 МПа и 6=25%. Тот же тантал, подвергнутый электроннолучевой рафини-ровке, имеет в отожженном состоянии о_в=203 МПа, ст₀.2=182 МПа и 6=36% [12]

Тантал после электроннолучевой плавки не охрупчивается вплоть до температуры жидкого гелия, обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью в сильных кислотах и отлично сваривается в вакууме.

Таблица 18

Режимы и условия электроннолучевого рафинирования штабиков и твердость тантала после электроннолучевой плавки [77]

Возможность глубокой очистки тантала от примесей внедрения и летучих металлических примесей электроннолучевой плавкой открыло благоприятные перспективы получения некоторых высоколегированных танталвольфрамовых сплавов с содержанием 10 и 15% W, которые характеризуются сочетанием высокотемпературной прочности с хорошей обрабатываемостью давлением и свариваемостью. Эти же сплавы, полученные вакуумной дуговой плавкой, имеют пониженную пластичность и хрупкость.

Ниже показано содержание некоторых примесей в сплаве Та—10% W после электроннолучевой и вакуумно-дуговой плавок:

Учитывая, что вольфрам, как и примеси внедрения, сильно повышает температуру перехода тантала из пластичного состояния в хрупкое, снижение содержания этих примесей в результате электроннолучевой плавки позволяет повысить степень легирования танталовых сплавов.

Резкое повышение чистоты тантала в результате электроннолучевой плавки и возможность в связи с этим повышения легирования сплавов открыли широкие перспективы использования этого прогрессивного метода плавки для создания высокопрочных и жаропрочных свариваемых конструкционных материалов на основе тантала.