Пруток вольфрамовый WL10: лантанированный вольфрам для высокотемпературных узлов
Пруток вольфрамовый WL10 — это полуфабрикат из вольфрама, легированного оксидом лантана (LaO) в количестве около 1 % по массе. В отличие от чистого вольфрама, который при рекристаллизации теряет пластичность и становится хрупким, лантанированная марка WL10 сохраняет мелкозернистую структуру и устойчивость к росту зерна при длительной работе в области высоких температур. Именно поэтому пруток WL10 применяется там, где требуется сочетание тугоплавкости (температура плавления вольфрама — около 3422 C), высокой эмиссионной способности и стойкости к термической усталости.
Материал выпускается в виде цилиндрических прутков диаметром от 1 до 100 мм, чаще всего в состоянии, полученном методами порошковой металлургии с последующей ротационной ковкой или волочением. Плотность готового прутка WL10 достигает 19,1–19,3 г/см, что близко к теоретической плотности вольфрама. Содержание LaO регламентируется в диапазоне 0,8–1,2 %, а суммарное количество примесей (Fe, Ni, Mo, Al, Si) не превышает сотых долей процента.
Технические характеристики прутка WL10
| Параметр | Значение | Единица | Условия | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Содержание LaO | 0,8–1,2 | % масс. | по всей длине прутка | химический анализ |
| Плотность | 19,1–19,3 | г/см | 20 C | гидростатическое взвешивание |
| Предел прочности при растяжении | 900–1400 | МПа | 20 C, деформированное состояние | испытание на растяжение |
| Твёрдость по Виккерсу | 350–450 | HV | 20 C | HV10 |
| Рабочая температура | до 2200 | C | вакуум или инертный газ | ресурсные испытания |
| Диаметр прутка | 1–100 | мм | по сортаменту | микрометрия |
Сортамент и состояние поставки
- Прутки кованые диаметром 12–100 мм — для последующей механической обработки электродов и токовводов.
- Прутки тянутые (волочёные) диаметром 1–12 мм — для сварочных электродов и катодов.
- Прутки шлифованные с допуском h6–h9 — для узлов точной геометрии.
- Прутки нешлифованные (чёрные) — для заготовок под дальнейшую обработку.
- Длина прутка — от 200 до 2000 мм в зависимости от диаметра.
Области применения
Пруток WL10 востребован в тех узлах, где чистый вольфрам преждевременно разрушается из-за рекристаллизационного охрупчивания. Основные направления:
- Неплавящиеся электроды для сварки в среде аргона (TIG) — лантанированный вольфрам обеспечивает стабильное зажигание дуги при меньшем токе, чем торированный.
- Катоды и подогреватели в электронно-лучевых установках и вакуумных печах сопротивления.
- Токовводы и экраны в установках ионной имплантации и плазменных напыления.
- Элементы оснастки для горячей штамповки и прессования тугоплавких металлов.
- Мишени и испарители в установках магнетронного напыления.
Технологические особенности
Пруток WL10 обрабатывается резанием только твердосплавным инструментом; при точении и фрезеровании применяется обильное охлаждение. Сварка прутков между собой выполняется в среде аргона с предварительным подогревом до 400–600 C. При эксплуатации в окислительной среде выше 600 C вольфрам интенсивно окисляется, поэтому узел должен быть защищён вакуумом или инертным газом. Лантанированный вольфрам не токсичен в отличие от торированного (WT20), что упрощает обращение и утилизацию.
Вопросы и ответы
Чем пруток WL10 отличается от чистого вольфрама?
Легирование оксидом лантана подавляет рост зерна при рекристаллизации, поэтому WL10 сохраняет пластичность и прочность после длительного нагрева, тогда как чистый вольфрам становится хрупким.
При какой температуре можно эксплуатировать пруток WL10?
В вакууме или инертном газе — до 2200 C. В окислительной среде рабочий диапазон ограничен 600 C из-за образования летучего триоксида вольфрама.
Заменяет ли WL10 торированный вольфрам WT20?
Да, в большинстве сварочных и электронно-лучевых применений WL10 служит нетоксичной заменой WT20 с сопоставимой эмиссионной способностью.
Какой диаметр прутка доступен для поставки?
Стандартный сортамент — от 1 до 100 мм; прутки малых диаметров поставляются в волочёном состоянии, крупные — коваными или шлифованными.
