Вольфрамовая полоса ВЛ: характеристики, марки и применение
Вольфрамовая полоса ВЛ — деформированный полуфабрикат из вольфрама марки ВЛ (чистота не менее 99,95 % W), выпускаемый по ГОСТ 23949-80 в виде плоского проката прямоугольного сечения. Марка ВЛ относится к вольфраму с минимальным содержанием примесей и регламентированной плотностью, что определяет её применение в высокотемпературных узлах вместо более загрязнённых марок ВТ и ВЧ. Полоса изготавливается методами порошковой металлургии: прессование, спекание, затем горячая и холодная прокатка с промежуточными отжигами.
Технические параметры и сортамент
Полоса ВЛ поставляется в отожжённом или деформированном состоянии. Толщина — от 0,1 до 6,0 мм, ширина — от 5 до 100 мм, длина — от 200 до 1000 мм. Плотность материала — не менее 19,1 г/см. Температура рекристаллизации — 1200–1400 C. Предел прочности при растяжении в деформированном состоянии — 800–1200 МПа, после отжига — 550–750 МПа. Относительное удлинение — 2–15 % в зависимости от состояния поставки.
| Толщина, мм | Ширина, мм | Плотность, г/см | Предел прочности, МПа | Состояние |
|---|---|---|---|---|
| 0,2 | 10 | 19,1 | 1100 | деформированное |
| 0,5 | 20 | 19,2 | 950 | деформированное |
| 1,0 | 40 | 19,2 | 700 | отожжённое |
| 2,0 | 60 | 19,3 | 650 | отожжённое |
| 4,0 | 80 | 19,3 | 600 | отожжённое |
Физические и эксплуатационные свойства
Вольфрам марки ВЛ сохраняет механическую прочность при нагреве до 1600 C в вакууме и до 1200 C в инертной среде. Температура плавления — 3410 C. Коэффициент теплового расширения — 4,5 10 К. Теплопроводность — 173 Вт/(мК). Модуль упругости — 410 ГПа. Полоса ВЛ обладает низким давлением насыщенных паров, что критично для работы в вакуумных камерах и электронно-лучевых установках.
Основные ограничения: склонность к хрупкому разрушению при комнатной температуре после рекристаллизации, окисление на воздухе выше 600 C с образованием летучего триоксида WO. Для работы в окислительных средах требуется защитная атмосфера или покрытие.
Области применения
- Нагреватели сопротивления в вакуумных печах и печах с водородной атмосферой при рабочих температурах до 2000 C.
- Экраны тепловой защиты в установках электронно-лучевой сварки и напыления.
- Катоды и держатели катодов в ионных источниках и масс-спектрометрах.
- Контакты и электроды в аппаратах дуговой и контактной сварки.
- Элементы оснастки для горячего прессования тугоплавких порошков.
- Мишени для магнетронного распыления в микроэлектронном производстве.
Обработка и совместимость
Механическая обработка полосы ВЛ возможна только в нагретом состоянии или после отжига при 1400–1600 C в вакууме. Резка — электроэрозионная или лазерная. Соединение деталей — сварка в среде аргона или точечная сварка в вакууме. Паяные соединения с медью и никелем работоспособны до 900 C. Контакт с графитом при высоких температурах приводит к образованию карбидов WC и WC, снижающих пластичность.
Вопросы и ответы
Чем марка ВЛ отличается от ВТ и ВЧ?
ВЛ содержит не менее 99,95 % вольфрама, ВТ — 99,5 %, ВЧ — 99,0 %. Меньшее содержание примесей повышает пластичность и стабильность свойств при высокотемпературной эксплуатации.
При какой температуре полоса ВЛ теряет прочность?
Интенсивная рекристаллизация начинается при 1200–1400 C, после чего прочность снижается, а хрупкость возрастает. Рабочий диапазон в вакууме — до 1600 C.
Можно ли использовать полосу ВЛ на воздухе?
Кратковременно — до 600 C. Выше этой температуры начинается активное окисление с образованием летучего WO, поэтому требуется вакуум, аргон или водород.
Какой стандарт регламентирует поставку?
ГОСТ 23949-80 устанавливает сортамент, химический состав и механические свойства вольфрамового проката марки ВЛ, включая полосу.
