Полоса вольфрамовая W-Re: сплавы вольфрама с рением для высокотемпературных узлов
Полоса вольфрамовая W-Re — это полуфабрикат из двойных сплавов системы вольфрам–рений, выпускаемый в виде плоского проката толщиной от 0,05 до 3,0 мм. Легирование рением в диапазоне 3–26 % (мас.) принципиально меняет поведение вольфрама: повышается пластичность при комнатной температуре, снижается температура вязкохрупкого перехода, тормозится рекристаллизационное охрупчивание. Наиболее распространены сплавы W-5Re, W-10Re, W-20Re и W-25Re, соответствующие маркам WRe5, WRe10, WRe20, WRe25 по классификации тугоплавких металлов.
Полоса изготавливается методами порошковой металлургии с последующей прокаткой и отжигом. Исходная заготовка спекается или получается дуговой плавкой, затем деформируется в горячем состоянии и калибруется до требуемой толщины. Структура проката — мелкозернистая, с преимущественной ориентацией зерна вдоль направления прокатки, что обеспечивает анизотропию механических свойств.
Технические характеристики
| Марка сплава | Содержание Re, % | Плотность, г/см | Предел прочности, МПа | Рабочая температура, C |
|---|---|---|---|---|
| WRe5 | 5 | 19,4 | 900–1200 | до 2200 |
| WRe10 | 10 | 19,7 | 1000–1400 | до 2400 |
| WRe20 | 20 | 19,9 | 1100–1500 | до 2500 |
| WRe25 | 25 | 20,1 | 1200–1600 | до 2600 |
Области применения
- Термоэлектрические преобразователи и термопары типа ТВР (WRe5/20) для измерения температур до 2500 C в вакуумных печах и восстановительных средах.
- Катодные узлы и подогреватели электронно-лучевых установок, ионных источников и рентгеновских трубок.
- Экраны и теплозащитные элементы в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления и индукционных печах.
- Электроды для сварки в среде инертных газов и контактные элементы в аппаратах дугового разряда.
- Детали сопел ракетных двигателей малой тяги и элементы газодинамических стендов.
Технологические особенности
Полоса W-Re поставляется в отожжённом или деформированном состоянии с нормируемым пределом прочности и относительным удлинением. Обработка резанием затруднена из-за высокой твёрдости (HV 350–450); формообразование выполняется электроэрозионной или лазерной резкой. Сварка сплавов с содержанием рения свыше 10 % требует подогрева зоны соединения и защиты инертным газом. При эксплуатации в окислительной среде выше 600 C наблюдается интенсивное окисление, поэтому применение ограничено вакуумом, аргоном, водородом или азотом.
Вопросы и ответы
Чем отличается полоса WRe5 от WRe20?
Сплав WRe5 содержит 5 % рения и сохраняет пластичность до –40 C, тогда как WRe20 с 20 % рения работает при более высоких температурах (до 2500 C) и обладает повышенной стойкостью к рекристаллизации, но имеет большую стоимость.
В каких средах допускается эксплуатация полосы W-Re?
Вакуум, аргон, гелий, водород и азот. В кислородсодержащей атмосфере выше 600 C происходит активное окисление с образованием летучих оксидов вольфрама.
Какой толщины выпускается вольфрамовая полоса?
Стандартный диапазон — от 0,05 до 3,0 мм при ширине до 200 мм. Точность прокатки по толщине составляет 0,01 мм для тонких сечений.
Применяется ли полоса W-Re для термопар?
Да, сплавы WRe5 и WRe20 образуют стандартную пару ТВР, обеспечивающую измерение температур до 2500 C в вакууме и инертных средах.
