Фольга НБ в Минске

Фольга НБ: ниобиевая фольга марок НБ-1 и НБ-2 для высокотемпературных и сверхпроводящих систем

Фольга НБ — это холоднокатаный листовой полуфабрикат из ниобия технической чистоты, выпускаемый по ГОСТ 16364-77 и ТУ 48-19-286-90. В маркировке «НБ» обозначает ниобий без легирующих добавок; цифровой индекс указывает на регламентированное содержание примесей внедрения — кислорода, азота, углерода и водорода. Именно эти элементы определяют пластичность, температуру перехода в хрупкое состояние и остаточное электросопротивление при криогенных температурах.

Материал сохраняет объёмно-центрированную кубическую решётку и не испытывает полиморфных превращений вплоть до температуры плавления 2468 C. Плотность ниобия — 8,57 г/см, модуль упругости — около 105 ГПа, температурный коэффициент линейного расширения — 7,110 К. Фольга НБ парамагнитна, химически инертна к большинству органических сред и устойчива к ряду расплавленных металлов, что отличает её от фольги из нержавеющих аустенитных сталей.

Марки и нормируемые характеристики

• НБ-1 — суммарная массовая доля примесей внедрения не более 0,10 %, содержание кислорода 0,05 %; применяется для токоведущих элементов и экранов.
• НБ-2 — более жёсткий регламент по кислороду и азоту, суммарные примеси 0,05 %; предназначена для сверхпроводящих композитов и вакуумных приборов.
• НБ-3 — промежуточная категория чистоты для гибких мембран и демпфирующих элементов.
• Толщина — от 0,02 до 0,5 мм, ширина — до 300 мм, поставка в рулонах или мерных листах.
• Состояние поставки — отожжённое (мягкое) или нагартованное с заданной степенью деформации.

Технологические и эксплуатационные параметры

Предел прочности отожжённой фольги НБ-1 составляет 250–350 МПа при относительном удлинении 25–40 %. Нагартованный материал выходит на 600–800 МПа, но теряет пластичность при температурах ниже –100 C. Температура перехода в хрупкое состояние для кондиционного ниобия лежит ниже –196 C, что позволяет использовать фольгу в криогенных узлах без риска хрупкого разрушения.

Остаточное удельное электросопротивление при 20 C — 0,13–0,16 мкОмм; при 4,2 К в магнитном поле до 9 Тл материал переходит в сверхпроводящее состояние с критической температурой 9,2 К. Это ключевое свойство для изготовления сверхпроводящих проводов и резонаторов.

Области применения

• Сверхпроводящие магниты для МРТ-сканеров, ускорителей и термоядерных установок — фольга НБ-2 как матрица композита NbSn.
• Вакуумные камеры и геттерные элементы в электронно-лучевых установках, масс-спектрометрах, рентгеновских трубках.
• Аноды и сетки мощных генераторных ламп, где требуется стойкость к ионной бомбардировке при 1200–1600 C.
• Химическая аппаратура для агрессивных сред: фольга НБ инертна к расплавленному натрию, литию и висмуту.
• Диффузионные барьеры в жаропрочных композитах и переходники при сварке разнородных металлов.

Обработка и сварка

Фольга НБ склонна к газонасыщению при нагреве выше 400 C на воздухе, поэтому отжиг и сварку ведут в вакууме не хуже 10 Па или в среде аргона высокой чистоты. Резку выполняют лазером или электроэрозионным методом; механическая резка даёт заусенец из-за высокой вязкости материала. Сварка возможна электронно-лучевым и аргонодуговым способом в камере с контролируемой атмосферой.

Вопросы и ответы