Вольфрамовый лист WL-20: характеристики, сортамент и применение
Вольфрамовый лист WL-20 — деформированный полуфабрикат из вольфрама технической чистоты, полученный методом порошковой металлургии с последующей прокаткой и отжигом. Марка WL-20 относится к классу нелегированного вольфрама с содержанием основного элемента не менее 99,95 % и регламентированным содержанием примесей внедрения. Лист выпускается толщиной от 0,05 до 50 мм, шириной до 600 мм и длиной до 1500 мм; для тонколистовых позиций применяется холодная прокатка, для толстолистовых — горячая с промежуточными отжигами при 1100–1400 C в вакууме или водороде.
Ключевое отличие WL-20 от листа W-1 и вольфрама с присадками оксидов лантана (WL-10, WL-15) — отсутствие модифицирующих добавок и минимальная анизотропия механических свойств в плоскости прокатки. Плотность материала — 19,25–19,30 г/см, температура плавления — 3410 C, модуль упругости — 400–410 ГПа. Пластичность листа WL-20 зависит от толщины и режима отжига: тонкий отожжённый лист допускает гибку по радиусу от 2–3 толщин, тогда как горячекатаный толстый лист сохраняет твёрдость 350–420 HV и требует финишной механической обработки.
Сортамент и технические параметры
| Толщина, мм | Способ прокатки | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|
| 0,05–0,2 | холодная | 900–1200 | 2–6 | экраны, фольга для напыления |
| 0,3–1,0 | холодная с отжигом | 700–1000 | 5–12 | нагреватели, тигли, оснастка |
| 1,5–5,0 | горячая | 600–900 | 3–8 | электроды, экраны печей |
| 6,0–20,0 | горячая | 550–800 | 2–5 | мишени, подложки, тигли |
| 20,0–50,0 | горячая | 500–750 | 1–4 | тяжёлые экраны, оснастка |
Химический состав и примеси
Марка WL-20 нормирует содержание примесей внедрения, определяющих хрупкость при комнатной температуре. Кислород — не более 0,005 %, углерод — не более 0,008 %, азот — не более 0,004 %, водород — не более 0,0005 %. Суммарное содержание металлических примесей (Fe, Ni, Mo, Cu, Si) не превышает 0,05 %. Именно низкое содержание кислорода обеспечивает пластичность тонкого листа и возможность его механической обработки без растрескивания.
Области применения
- Экраны и теплозащита в вакуумных печах сопротивления с рабочими температурами до 2500 C.
- Катоды и мишени для магнетронного и электронно-лучевого напыления в микроэлектронике.
- Тигли и оснастка для испарительного нанесения металлов в установках термического напыления.
- Электроды и токоподводы в дуговых и плазменных установках, работающих в инертной среде.
- Подложки и держатели в оборудовании ионной имплантации и электронно-лучевой сварки.
- Балансировочные грузы и экраны в авиационной и ракетной технике, где требуется высокая плотность.
Технологические особенности обработки
Резка листа WL-20 выполняется лазером в среде аргона, электроэрозионной или абразивно-струйной обработкой; механическая резка на гильотине применима только для отожжённого тонкого листа. Сварка возможна электронно-лучевым методом в вакууме не ниже 10 Па; дуговая сварка в защитных газах приводит к росту зерна и охрупчиванию зоны термического влияния. Отжиг для снятия наклёпа проводится при 1200–1400 C в водороде или вакууме с медленным охлаждением. При нагреве выше 400 C на воздухе вольфрам интенсивно окисляется с образованием летучего триоксида, поэтому эксплуатация возможна только в вакууме, инертной или восстановительной среде.
Вопросы и ответы
Чем лист WL-20 отличается от вольфрама с присадкой лантана?
WL-20 не содержит оксидов лантана, обладает меньшей эмиссионной способностью и более высокой температурой рекристаллизации, но уступает лантанированным маркам по стойкости к циклическому нагреву и технологичности при гибке.
При какой температуре эксплуатируется лист WL-20 без потери свойств?
В вакууме или инертной среде — до 2500 C; на воздухе нагрев ограничен 400 C из-за интенсивного окисления и образования летучего WO.
Какой способ резки обеспечивает минимальную зону термического влияния?
Электроэрозионная резка в диэлектрической среде и лазерная резка в аргоне; они исключают окисление кромки и сохраняют структуру металла без роста зерна.
Поставляется ли лист WL-20 в отожжённом состоянии?
Да, тонколистовые позиции толщиной до 1 мм поставляются после вакуумного отжига при 1200–1400 C, что обеспечивает относительное удлинение до 12 % и возможность гибки.
