Ниобиевая фольга НБ1: характеристики, сортамент и применение
Ниобиевая фольга НБ1 — тонколистовой прокат из ниобия технической чистоты, изготовленный по ГОСТ 22561-77. Марка НБ1 регламентирует содержание основного элемента не менее 99,7 % и лимитирует примеси: тантал, вольфрам, молибден, железо, кремний, кислород, азот, углерод и водород. Именно суммарное содержание внедрённых примесей определяет пластичность фольги при комнатной температуре и её поведение в вакуумных системах.
Фольга НБ1 выпускается толщиной от 0,02 до 0,5 мм, шириной до 300 мм, в рулонах или мерных листах. Поставка осуществляется в отожжённом (мягком) или нагартованном состоянии. Отжиг проводится в вакууме не хуже 110 Па при температуре 1100–1300 C, что обеспечивает рекристаллизованную структуру и относительное удлинение не менее 20 %.
Технические параметры фольги НБ1
| Параметр | Значение | Условия измерения | Влияние на применение | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Толщина | 0,02–0,5 мм | 20 C | Гибкость, масса узла | Микрометр, ГОСТ 6507 |
| Плотность | 8,57 г/см | 20 C | Расчёт массы деталей | Гидростатическое взвешивание |
| Температура плавления | 2468 C | Атмосфера Ar | Высокотемпературные узлы | ДТА |
| Предел прочности | 230–350 МПа | Отожжённое состояние | Прочность мембран | Растяжение, ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | 20 % | Отожжённое состояние | Штампуемость, гибка | Растяжение, ГОСТ 1497 |
| Удельное сопротивление | 0,152 мкОмм | 20 C | Токоведущие элементы | Четырёхзондовый метод |
| Температура перехода в сверхпроводящее состояние | 9,2 К | Жидкий гелий | Сверхпроводящие устройства | Резистивный метод |
Химический состав и примеси
Марка НБ1 нормирует следующие примеси (массовая доля, не более):
- тантал — 0,1 %
- вольфрам — 0,05 %
- молибден — 0,02 %
- железо — 0,005 %
- кремний — 0,005 %
- кислород — 0,02 %; азот — 0,01 %; углерод — 0,01 %
Повышенное содержание кислорода и азота снижает пластичность и затрудняет холодную деформацию. Водород вызывает охрупчивание при нагреве, поэтому его доля ограничивается 0,001 %. Контроль примесей выполняется методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.
Технологические свойства
Ниобий НБ1 обладает высокой пластичностью при комнатной температуре, что позволяет применять холодную штамповку, гибку и вырубку без промежуточных отжигов при степенях деформации до 80 %. Температура начала интенсивного окисления на воздухе — 400 C; выше этой отметки требуется вакуум или инертная среда. Сварка выполняется в камерах с контролируемой атмосферой электронно-лучевым или лазерным методом.
Фольга хорошо поддаётся диффузионной сварке с титаном, медью и нержавеющими сталями, что используется при изготовлении биметаллических переходников. Коэффициент линейного расширения — 7,110 К в диапазоне 20–100 C, что близко к значениям для ряда керамик, обеспечивая совместимость в вакуумно-плотных узлах.
Области применения
- Геттеры в вакуумных камерах установок магнетронного напыления и электронно-лучевой сварки.
- Мембраны и сильфоны датчиков давления в системах с агрессивными средами.
- Токоведущие шины и экраны в сверхпроводящих магнитах томографов и ускорителей.
- Промежуточные слои при диффузионной сварке титана со сталью в авиационных узлах.
- Аноды электролитических конденсаторов с высокой удельной ёмкостью.
- Фольговые нагреватели в высокотемпературных печах сопротивления.
Вопросы и ответы
Чем ниобиевая фольга НБ1 отличается от фольги НБ2?
НБ2 содержит больше тантала и вольфрама, что снижает пластичность и повышает прочность. НБ1 применяется там, где требуется максимальная пластичность и минимальное содержание примесей.
При какой температуре можно эксплуатировать фольгу НБ1 без защитной атмосферы?
До 400 C на воздухе. Выше этой температуры начинается интенсивное окисление, и требуется вакуум не хуже 110 Па или инертный газ.
Поставляется ли фольга НБ1 в отожжённом состоянии?
Да, стандартная поставка включает отожжённую фольгу с относительным удлинением не менее 20 %. Возможна поставка в нагартованном состоянии по согласованию.
Какие методы сварки применимы для соединения фольги НБ1?
Электронно-лучевая и лазерная сварка в вакууме или инертной среде. Диффузионная сварка используется для соединения с титаном и сталями.
