Лист вольфрамовый ВД-30 — жаропрочный прокат для высокотемпературных узлов
Лист вольфрамовый ВД-30 — это горячекатаный или холоднокатаный плоский прокат из вольфрама марки ВД-30, легированного иттрием (до 0,3 %). Материал относится к группе дисперсно-упрочнённых вольфрамовых сплавов, в которых оксид иттрия YO формирует стабильную субмикронную структуру, препятствующую росту зерна при длительном нагреве. В отличие от чистого вольфрама ВА, ВД-30 сохраняет повышенную прочность при температурах до 1600 C и демонстрирует более высокое сопротивление ползучести в условиях циклических теплосмен.
Технология производства листа включает многоступенчатую деформацию заготовок в интервале 1300–1500 C с промежуточными отжигами в водородной среде. Конечная толщина листа варьируется от 0,5 до 12 мм, ширина — до 600 мм. Поставка осуществляется в состоянии поставки: горячекатаном (ГК) или холоднокатаном (ХК) с травлёной или шлифованной поверхностью. Механические свойства листа ВД-30 регламентируются ТУ 48-19-316-90 и характеризуются следующими показателями:
| Толщина, мм | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Плотность, г/см | Температура рекристаллизации, C |
|---|---|---|---|---|
| 0,5–1,0 | 450–550 | 2–5 | 19,1–19,3 | 1400–1500 |
| 1,5–3,0 | 420–500 | 3–6 | 19,1–19,3 | 1400–1500 |
| 4,0–12,0 | 380–460 | 4–8 | 19,0–19,2 | 1350–1450 |
Применение листа ВД-30
Лист вольфрамовый ВД-30 востребован в отраслях, где требуется сочетание высокой температуры плавления (3410 C), низкого давления паров и устойчивости к эрозионному воздействию расплавов и газовых сред. Основные области использования:
- теплонапряжённые экраны и нагреватели высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с рабочей температурой до 2000 C;
- контейнеры, тигли и лодочки для выращивания монокристаллов сапфира методом Киропулоса и ГНГ;
- мишени для магнетронного распыления в производстве тонкоплёночных покрытий;
- электроды и токовводы для дуговых плазмотронов и МГД-генераторов;
- защитные экраны в установках ионно-плазменного азотирования и CVD-осаждения;
- конструкционные элементы рентгеновских трубок и электронно-лучевых пушек.
В атомной энергетике лист ВД-30 применяется для изготовления контейнеров транспортировки радиоактивных изотопов благодаря высокому коэффициенту ослабления гамма-излучения. В химическом машиностроении материал используется для футеровки аппаратов, работающих в среде расплавленных солей и щелочных металлов при температурах 800–1200 C.
Обработка и свариваемость
Лист ВД-30 поддаётся механической обработке только в твёрдом состоянии: резка осуществляется абразивными кругами, электроэрозионным методом или лазером. Гибка и штамповка выполняются при подогреве до 300–500 C для предотвращения растрескивания. Сварка листов ВД-30 производится электронно-лучевым или лазерным способом в вакууме либо в среде аргона высокой чистоты. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом допустима для толщин до 2 мм при условии последующего отжига при 1100–1200 C для снятия внутренних напряжений.
При проектировании узлов из листа ВД-30 следует учитывать анизотропию механических свойств: прочность вдоль направления прокатки на 10–15 % выше, чем поперёк. Для ответственных деталей рекомендуется раскрой с ориентацией главных напряжений вдоль направления прокатки. Материал чувствителен к надрезам, поэтому при конструировании необходимо избегать острых кромок и резких переходов сечения.
Вопросы и ответы
Чем лист ВД-30 отличается от листа из чистого вольфрама ВА?
ВД-30 содержит иттриевую добавку, которая формирует дисперсные оксидные частицы, тормозящие рост зерна при нагреве. Это обеспечивает более высокую прочность при 1200–1600 C и повышенную стойкость к ползучести по сравнению с чистым вольфрамом.
Какие максимальные размеры листа ВД-30 доступны?
Стандартный сортамент включает листы толщиной 0,5–12 мм, шириной до 600 мм и длиной до 1200 мм. По индивидуальному заказу возможна поставка листов шириной до 800 мм с ограничением по толщине.
Какой метод резки листа ВД-30 предпочтителен?
Для толщин до 3 мм эффективна лазерная резка, для больших толщин — электроэрозионная или абразивная резка с интенсивным охлаждением. Механическая резка на гильотине не рекомендуется из-за хрупкости материала.
Допустима ли эксплуатация листа ВД-30 в окислительной атмосфере?
Нет, при температуре выше 400 C вольфрам интенсивно окисляется с образованием летучего WO. Материал предназначен для работы в вакууме, инертной или восстановительной (водородной) среде.
