Ниобиевый пруток ВН3 в Минске

Ниобиевый пруток ВН3: характеристики, сортамент и применение

Ниобиевый пруток ВН3 — полуфабрикат из ниобия технической чистоты, полученный методами вакуумно-дугового или электронно-лучевого переплава с последующей горячей деформацией и механической обработкой. Сплав ВН3 представляет собой нелегированный ниобий с суммарным содержанием примесей внедрения (кислород, азот, углерод, водород) в пределах 0,1–0,15 % по массе. Температура плавления ниобия — 2468 C, плотность — 8,57 г/см, что определяет область применения прутка преимущественно в высокотемпературных и агрессивных средах.

Пруток ВН3 выпускается в виде круглого проката диаметром от 3 до 100 мм, а также в форме квадрата и шестигранника. Поставка осуществляется в отожжённом или деформированном состоянии с травленой, шлифованной или полированной поверхностью. Предел прочности ниобия ВН3 в отожжённом состоянии — 280–350 МПа, относительное удлинение — не менее 20 %. При нагреве до 500–600 C прочностные характеристики снижаются незначительно, что позволяет использовать пруток в узлах, работающих при температурах до 1100 C в вакууме или инертной атмосфере.

Химический состав и примеси

Содержание основного элемента — ниобия — составляет не менее 99,5 %. Ключевые лимитирующие примеси:

• Кислород — не более 0,05 %
• Азот — не более 0,03 %
• Углерод — не более 0,02 %
• Водород — не более 0,0015 %
• Железо — не более 0,03 %
• Кремний — не более 0,02 %

Низкое содержание кислорода и азота критично для сохранения пластичности при холодной деформации и сварке. Ниобий ВН3 склонен к газонасыщению при нагреве на воздухе выше 400 C, поэтому термическая обработка проводится в вакуумных печах с остаточным давлением не выше 1,3 10 Па.

Механические и физические свойства

Технологические особенности обработки

Ниобиевый пруток ВН3 поддаётся механической обработке резцом из твёрдого сплава с обязательным охлаждением. Точение сопровождается склонностью к налипанию стружки, что требует применения СОЖ с высокими смазывающими свойствами и сниженных режимов резания. Сварка выполняется в камерах с контролируемой атмосферой аргона высшего сорта или в вакууме; содержание влаги и кислорода в защитной среде не должно превышать 0,001 %. Пайка возможна высокотемпературными припоями на основе титана или циркония при температуре выше 1400 C.

Для повышения жаростойкости пруток ВН3 подвергают силицированию или нанесению покрытий на основе дисилицида ниобия (NbSi), что позволяет эксплуатировать изделия на воздухе при 1200–1300 C. Без покрытия окисление начинается уже при 400 C с образованием рыхлой оксидной плёнки NbO, не обладающей защитными свойствами.

Области применения

• Детали ионных источников и ускорителей заряженных частиц — катоды, держатели, экраны
• Конструкционные элементы вакуумных печей сопротивления и индукционных установок
• Токоведущие элементы криогенной техники, работающие при –196 C и ниже
• Аноды и траверсы в электролитических ваннах для производства танталовых конденсаторов
• Компоненты теплообменников в химическом машиностроении для сред на основе соляной и серной кислот
• Заготовки для сверхпроводящих проводов на основе соединений NbSn и NbTi

Нормативная база и сортамент

Поставка ниобиевого прутка ВН3 регламентируется техническими условиями, гармонизированными с требованиями ASTM B392 (Standard Specification for Niobium and Niobium Alloy Bar, Rod, and Wire). Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию, измерение удельного электрического сопротивления, металлографический анализ макро- и микроструктуры. Допуски на диаметр соответствуют квалитетам h9–h11 в зависимости от способа финишной обработки. Кривизна прутка не превышает 3 мм на 1 м длины.

Вопросы и ответы