Полоса вольфрамовая W-La15 в Минске

Вольфрамовая полоса W-La15: лантанированный вольфрам для высокотемпературных узлов

Полоса вольфрамовая W-La15 — деформированный полуфабрикат из лантанированного вольфрама, легированного оксидом лантана LaO в количестве 1,0–1,5 % по массе. В отличие от чистого вольфрама, дисперсная фаза LaO формирует стабильную субзеренную структуру, которая сохраняется до 2000 C и препятствует рекристаллизационному росту зерна. Именно поэтому полоса W-La15 применяется там, где требуется сочетание высокой температуры эксплуатации и стойкости к термической усталости.

Технические характеристики и сортамент

Полоса изготавливается методами порошковой металлургии с последующей прокаткой и отжигом. Содержание LaO нормируется в диапазоне 1,0–1,5 %, плотность материала — не менее 19,1 г/см (при теоретической 19,3 г/см для чистого вольфрама). Толщина полосы — от 0,1 до 6,0 мм, ширина — от 10 до 200 мм, длина — до 1000 мм в зависимости от толщины. Кромки выполняются обрезными или продольной резкой с шероховатостью Ra 3,2 мкм.

Структурные особенности лантанированного вольфрама

Введение оксида лантана в матрицу вольфрама создаёт ансамбль наноразмерных частиц, которые закрепляют дислокации и границы субзёрен. В результате полоса W-La15 сохраняет мелкозернистую структуру после длительной выдержки при 1600–1800 C, тогда как нелегированный вольфрам рекристаллизуется с образованием крупных зёрен уже при 1200–1300 C. Это критично для изделий, работающих в условиях циклического нагрева: нагревателей, экранов, тиглей и элементов вакуумных печей.

Полоса W-La15 демонстрирует низкую скорость испарения при высоких температурах в вакууме и инертных средах, а также сохраняет механическую целостность при термоциклировании. По сравнению с торированным вольфрамом W-ThO, материал W-La15 не обладает радиоактивностью, что упрощает его обработку, хранение и утилизацию.

Области применения

• Нагревательные элементы и экраны вакуумных печей сопротивления с рабочими температурами 1600–2000 C.
• Катоды и электроды в установках электронно-лучевой сварки и плазменной резки.
• Тигли и оснастка для испарения металлов в установках магнетронного напыления.
• Элементы ионных имплантеров и ускорителей заряженных частиц.
• Токоподводы и держатели в высокотемпературных испытательных стендах аэрокосмической отрасли.
• Детали арматуры газоразрядных ламп высокой интенсивности и рентгеновских трубок.

Технологические аспекты обработки

Полоса W-La15 поставляется в отожжённом или деформированном состоянии. Механическая обработка — резка, шлифование, полирование — выполняется твердосплавным инструментом с обильным охлаждением. Сварка возможна электронно-лучевым методом в вакууме; дуговая сварка в среде аргона приводит к охрупчиванию зоны термического влияния. Для соединения с другими металлами применяется диффузионная сварка или пайка в вакууме при температуре выше 1400 C.

При эксплуатации в окислительных средах выше 600 C вольфрам интенсивно окисляется с образованием летучего триоксида WO, поэтому полоса W-La15 используется преимущественно в вакууме, водороде, аргоне или гелии. Водородная среда предпочтительна для нагревателей, так как обеспечивает восстановительную атмосферу и продлевает ресурс изделия.

Вопросы и ответы