Сплав на основе вольфрама

731852 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 505 С 22 С 27/04 И Т ЗОБ ПИСАНИ научно- онструкаллов и ного ликр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный центральный исследовательский проектный и к торский институт драгоценных мет алмазов "Гиналмаззолото"(56) Тугоплавкие металлы, сплавы и соединения с монокристаллической структурой. - М,: Наука, 1984, с. 9 - 14.Патент ФРГ М 1458475,кл. 40 В 27/00, 1973. Изобретение относится к цветной металлургии, производству монокристаллических сплавов тугоплавких металлов и может быть применено в качестве нового конструкционного материала для термоэмиссионных преобразователей.По комплексу свойств (высокая стабильность структуры, физико-механических свойств, при воздействии высоких температур, коррозионных сред и нейтронного облучения) монокристаллический вольфрам удовлетворяет требованиям, предъявляемым к материалам катодов термоэмиссионных преобразователей ядерной энергии (ТЭП), кроме одного - низкая прочность при рабочих температурах изделий (1800 С). Повысить ее можно путем легирования. Однако легирующий элемент не должен снижать стабильность монокристаллической структуры, физико-механические свойства, коррозионную стойкость п,ри нейтронном облучении и высокой температуре.(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА (57) Использование: для работы при 1800- 2000 С в качестве конструкционного материала для термоэмиссионных преобразователей. Сущность изобретения; сплав на основе вольфрама, преимущественно для термоэмиссионных преобразователей, имеет мойокристаллическую структуру и содержит, мас.: рений 1 - 2; осмий 0,1-1; вольфрам остальное, Характеристика сплава: термоэмиссионные свойства при 1800 - 2000 С 4,91 - 4,93 эВ, относительное удлинение при 1800 С 0,9 О и при 2000 С 1,21 О при напряжении 1,5 кгс/мм, 1 табл,Известен монокристаллический сплавна основе вольфрама следующего состава, о мас.Рений 1,0-5,0Вольфрам ОстальноеНедостатком указанного сплава является то, что по мере увеличения содержаниярения уменьшается степень совершенствамонокристаллического сплава вольфрам -рений(отклонение оси от заданной кристаллографической ориентации превышает 5 ) ивозникает поликристаллическая структура,что резко снижает стойкость материала при1800 С,Наиболее близким по составу из известнь 1 х вольфрамовых сплавов является сплавсостава, мас.%:Рений . 1,0 - 10Осмий 0,1 - 10Вольфрам ОстальноеНедостатком извест сплава является то, что он имеет по исталлическуюструктуру и не может работать при 1800 С,так как происходит разрушение материала,Цель изобретения - уменьшение относительной деформации монокристаллического сплава на основе вольфрама при1800-2000 С и повышение его термоэмиссионных свойств,Поставленная цель достигается тем, чтомонокристаллический сплав на основе вольфрама дополнительно содержит рений и осмий .при следующих соотношениях 10компонентов, мас.%:Рений 1,0 - 2,0Осмий 0,1 - 1,0Вольфрам ОстальноеСочетание трехкомпонентного монокристаллического сплава приводит к получению сплава с новыми свойствами:снижению относительной деформации (отд=1,2 - 2.5 до д =0,3 - 1,1%) при сохранениипластических характеристик в диапазоне 20рабочих температур 1800-2000 С и повышению термоэмиссионных свойств, Толькомонокристаллический сплав вольфрам-рений-осмий .может совокупно обеспечитьстабильность структуры, физико-механических свойств при воздействии высоких температур,.коррозионных сред и нейтронногооблучения.Получение этих свойств не вытекает изуже известных составов сплавов вольфрамрений-осмий. В известном сплаве вольфрам-рений минимальное значениеотносительной деформации при 1800 С (дод =1,3%) приходится на содержание рения всплаве 5 мас.% и более, Однако при содержании в сплаве рения более 3 мас,% монокристаллическую структуру получитьнельзя.В.тройном сплаве вольфрам-рений-осмий снижение относительной деформации 40при 1800-2000 С максимально при содержании рения 1,5 мас.%. При этом сохраняется монокристаллическая структурасплава, т,е. система проявляет новые свойства, не вытекающие из известной закономерности, Такой же упрочняющий эффектпроявляется и в поликристаллическом сплаве вольфрам-рений-осмий, а именно снижение относительной деформации, однакоэтот эффект проявляется при комнатной 50температуре. При повышении температурыидет разупрочнение сплава, Поликристаллический сплав не может работать при1800-2000 С.В сочетании тройного мЬнокристаллического сплава содержание осмия на уровне0,5 - .0,7 мас.% позволяет снизить значенияотносительной деформации до д=0,3-0,4 мас,% в диапазоне температур 1800 -2000 С, сохранить пластичность, свойственную сплаву вольфрам-рений, и повыситьтермоэмиссионные свойства. Это связано стем, что в тройном сплаве вольфрама рений,образуя соединения с кислородом, обеспечивает раскисление сплава и тем самым повышает пластичность, а осмий, образуятвердый раствор, повышает длительнуюпрочность. При этом структурные характеристики сплава (возможность получения совершенного монокристалла) не изменяютсяпо сравнению с монокристаллами чистоговольфрама,Предлагаемый монокристаллическийвольфрамовый сплав позволяет снизить величину относительной деформации при1800-2000 С до д =0,3-0,4% и повысить термоэмиссионные свойства. Интервалы концентраций компонентов сплава подобраныэкспериментально, Содержание в монокри-.сталлическом вольфрамовом сплаве ренияменее 1,0 мас.% и осмия менее 0.1 мас.%приводит к росту относительной деформации при 1800-2000 С,Повышение содержания в монокристаллическом вольфрамовом сплаве рения более 2,0 мас.% и осмия более 1,0 мас.%приводит к снижению технологическихсвойств такого сплава за счет нарушениямонокристальности сплаваП р и м е р 1. Компоненты шихты берутв следующем соотношении, мас.%;Порошок вольфрама 97,8Порошок рения 1,5Порошок осмия 0,7Полученную смесь загружают в шаровую мельницу и перемешивают в течение 2ч. После выгрузки шихты делают навескидля прессования в штабики массой - 500,0г, Прессование проводят на гидравлическомпрессе при давлении прессования 2 т/см .Полученные штабики спекают в индукционной вакуумной печи при 1600 С в течение 2ч. Полученную металлокерамическую заготовку загружают в установку бестигельнойзонной плавки, Монокристаллический вольфрамовый сплав получают электронной бестигельной зонной плавкой в вакууме 5 10мм рт.ст. Процесс выращивания осуществляют за 2 прохода зоны и принудительнымперемещением затравки, Отклонение от заданной ориентации 1 И на используемой затравке не превышает 1%. Полученныймонокристалл сплава вольфрам-рений-ос-мий имеет следующие соотношения компонентов, мас.%; вольфрам 97,8; рений 1,5;осмий 0,7, Выход в готовую продукцию 53%по вольфраму, Характеристики полученногомонокристаллического вольфрамового.Г едак каз 1559 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Производственно ел сплава: относительная деформация( д,),термоэмиссионные свойства (2) при 1800 -2000 С,1800 С кг/мм д,1 ч.эв.1,0 0,3 4,9 1 51,2 0.411,5 0,91,7 1,11900 С 1,0 0,361,2 0,501,5 0,931,7 1,222000 С 1,0 0,421,2 0,551,5 1,21 151,7 1,30П р и м е р ы 2 - 17 осуществляются также, как и пример 1, изменяя соотношениязаявляемых компонентов,Результаты испытаний образцов приведены в таблице.Предложенный монокристаллическийсплав на основе вольфрама имеет снижениеотносительной деформации и ри .1 8002000 С в два раза по сравнению с базовым 25объектом и прототипом, при этом у сплава значительно выше термоэмиссионные свойства по сравнению со всеми известными вольфрамовыми сплавами и вольфрамом.Предлагаемый монокристаллический сплав может использоваться в качестве конструкционного материала для изделий спецтехники, работающей при 1800- 2000 С,Таким образом, и редложен н ый монокристаллический сплав на основе вольфрама по сравнению с известными имеет более низкие значения относительной деформации при 1800 - 2000 С, более высокие термоэмиссионные свойства при 1800 - 2000 С по сравнению даже с чистым вольфрамом,Ф о р мул а и зо бр етен и я Сплав на основе вольфрама преимущественно для термоэмиссионных преобразователей, содержащий рений и осмий, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения относительной деформации при 1800 - 2000 С и увеличения термоэмиссионных свойств, он имеет монокристаллическую структуру и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.о : рений 1 - 2; осмий 0,1-1,0; вольфрам остальное,