Рениевые заготовки по ТУ 48-19-250-77: технические характеристики и применение
Рениевые заготовки по ТУ 48-19-250-77 — полуфабрикаты из металлического рения технической чистоты, получаемые методами порошковой металлургии и последующей термомеханической обработки. Рений — тугоплавкий металл с температурой плавления 3186 C, не имеющий полиморфных превращений, что обеспечивает стабильность гексагональной плотноупакованной кристаллической решётки во всём диапазоне рабочих температур. Указанные технические условия регламентируют химический состав, геометрические параметры и состояние поставки заготовок, предназначенных для дальнейшего передела — прокатки, ковки, волочения или механической обработки.
Номенклатура и состояние поставки
ТУ 48-19-250-77 распространяются на следующие виды полуфабрикатов:
- штабики спечённые прямоугольного и круглого сечения;
- заготовки под прокат после вакуумной плавки или электронно-лучевой зонной очистки;
- прутки кованые и прессованные;
- заготовки под волочение проволоки и прутков малого диаметра;
- пластины и диски для последующей механической обработки.
Заготовки поставляются в непрокалённом или отожжённом состоянии с нормированной твёрдостью и относительным удлинением, обеспечивающими технологичность при последующей деформации. Поверхность заготовок не должна иметь трещин, расслоений, посторонних включений; допускается зачистка локальных дефектов в пределах поля допуска.
Химический состав и примеси
Массовая доля рения в заготовках — не менее 99,9 %. Лимитируемые примеси: калий, натрий, кальций, железо, молибден, вольфрам, кремний, кислород. Суммарное содержание примесей внедрения (кислород, азот, углерод) жёстко ограничивается, поскольку именно они определяют склонность рения к хрупкому разрушению при комнатной температуре. Кислород, сегрегирующий по границам зёрен, вызывает межкристаллитное охрупчивание; поэтому вакуумная дегазация и восстановительные переделы являются обязательными стадиями получения шихты.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на передел | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Re | 99,9 % | спектральный анализ | стабильность свойств | основной компонент |
| Кислород | 0,003 % | восстановительное плавление | снижение хрупкости | примесь внедрения |
| Температура плавления | 3186 C | справочная величина | жаропрочность | тугоплавкий металл |
| Плотность | 21,02 г/см | гидростатическое взвешивание | масса заготовки | при 20 C |
| Твёрдость по Виккерсу | 200–350 HV | индентирование | обрабатываемость | зависит от состояния |
| Предел прочности | 1100–1400 МПа | растяжение | прочность изделия | при 20 C |
Технологические и эксплуатационные свойства
Рений сохраняет прочность при нагреве до 2000 C в вакууме и инертных средах, уступая по жаропрочности лишь вольфраму, но превосходя его по пластичности и сопротивлению ползучести при циклических тепловых нагрузках. Модуль упругости — около 460 ГПа, что выше, чем у большинства тугоплавких металлов. Заготовки обладают высокой стойкостью к термическому удару, что критично для деталей, работающих в условиях резких перепадов температур.
При нагреве на воздухе выше 600 C рений интенсивно окисляется с образованием летучего ReO, поэтому эксплуатация изделий допускается только в вакууме, восстановительной или инертной атмосфере. Заготовки обрабатываются резанием с применением твердосплавного инструмента; из-за склонности к наклёпу рекомендуется назначать малые подачи и обильное охлаждение.
Области применения
- элементы камер сгорания и сопел жидкостных ракетных двигателей;
- термопары вольфрам-рениевые (WRe 5/20) для металлургических печей;
- катоды и эмиттеры в электронно-лучевых установках и масс-спектрометрах;
- детали газотурбинных установок, работающих в зоне высоких температур;
- контакты и электроды в высокотемпературных электротехнических устройствах;
- мишени для магнетронного напыления в микроэлектронике.
Вопросы и ответы
Какая минимальная чистота рения обеспечивается по ТУ 48-19-250-77?
Массовая доля рения — не менее 99,9 %. Содержание кислорода ограничивается на уровне 0,003 %, что предотвращает межкристаллитное охрупчивание при последующей деформации.
В каких средах допускается эксплуатация изделий из рениевых заготовок?
В вакууме, инертных газах и восстановительных средах. На воздухе выше 600 C образуется летучий оксид ReO, приводящий к интенсивному угару металла.
Какие методы обработки применяются для рениевых заготовок?
Прокатка, ковка, волочение и механическая обработка. Из-за склонности к наклёпу назначаются малые подачи, твердосплавный инструмент и обильное охлаждение.
Какой предел прочности имеют заготовки при комнатной температуре?
Предел прочности — 1100–1400 МПа в зависимости от состояния поставки и предшествующей термомеханической обработки. Твёрдость — 200–350 HV.
