Танталовый пруток ТН-3: характеристики, сортамент и применение
Танталовый пруток ТН-3 — металлопродукция из тантала марки ТН-3 (Т — тантал, Н — натриетермический способ получения), выпускаемая по ГОСТ 18904.2-73 и ТУ 95.311-84. Марка ТН-3 соответствует требованиям к танталу не ниже 99,9 % основного металла с регламентированным содержанием примесей: ниобий — не более 0,1 %, железо — не более 0,005 %, кремний — не более 0,003 %, кислород — не более 0,005 %. Натриетермический тантал отличается крупнозернистой структурой и повышенной газонасыщенностью по сравнению с электролитическим, что определяет его поведение при механической обработке и сварке.
Прутки ТН-3 поставляются в виде круглого проката диаметром от 3 до 60 мм, в том числе в отожжённом состоянии (мягкий) и без термообработки (твёрдый). Предел прочности отожжённого тантала ТН-3 — 200–280 МПа, относительное удлинение — не менее 25 %. Твёрдость по Виккерсу — 90–130 HV. Температура рекристаллизационного отжига — 1200–1400 C в вакууме не хуже 110 Па. Плотность тантала — 16,65 г/см, температура плавления — 2996 C.
Сортамент и технические параметры
| Диаметр, мм | Допуск, мм | Состояние | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|---|
| 6 | –0,10 | отожжённый | 220 | 30 |
| 12 | –0,15 | отожжённый | 240 | 28 |
| 20 | –0,20 | твёрдый | 450 | 8 |
| 30 | –0,25 | отожжённый | 260 | 25 |
| 45 | –0,30 | твёрдый | 480 | 6 |
| 60 | –0,40 | отожжённый | 250 | 22 |
Химический состав и примеси
Марочный состав ТН-3 нормирует следующие элементы:
- Тантал (основа) — не менее 99,9 %.
- Ниобий — не более 0,1 %.
- Железо — не более 0,005 %.
- Кремний — не более 0,003 %.
- Кислород — не более 0,005 %.
- Азот — не более 0,003 %.
Повышенное содержание кислорода и азота в натриетермическом тантале снижает пластичность и затрудняет холодную деформацию. Для сварных конструкций рекомендуется применять прутки ТН-3 в отожжённом состоянии с предварительной вакуумной дегазацией.
Области применения
Танталовый пруток ТН-3 востребован в химическом аппаратостроении для изготовления реакторов, теплообменников и трубопроводов, работающих с агрессивными средами: серной, соляной, фосфорной кислотами при температурах до 200 C. В электронной промышленности из прутков ТН-3 изготавливают аноды электролитических конденсаторов, геттеры и элементы вакуумных приборов. В металлургии прутки применяют как легирующую добавку при выплавке жаропрочных сплавов и как материал для тиглей и экранов в высокотемпературных печах сопротивления.
- Химическое машиностроение — футеровка реакторов, змеевики, арматура.
- Электроника — аноды конденсаторов, катоды, геттеры.
- Металлургия — легирование, тигли, экраны печей.
- Медицина — имплантаты, костные фиксаторы (в отожжённом состоянии).
- Аэрокосмическая отрасль — сопла, детали камер сгорания.
Обработка и сварка
Механическая обработка прутков ТН-3 возможна твердосплавным инструментом с обильным охлаждением. Точение и фрезерование сопровождаются склонностью к налипанию на режущую кромку, поэтому применяют скорости резания 30–60 м/мин и подачу 0,1–0,2 мм/об. Сварка выполняется в среде аргона высшего сорта или в вакууме. Сварной шов склонен к росту зерна и охрупчиванию при содержании кислорода выше 0,01 %.
Вопросы и ответы
Чем тантал ТН-3 отличается от ТН-1?
ТН-3 содержит больше ниобия и газовых примесей, чем ТН-1, что снижает пластичность, но удешевляет продукцию. ТН-1 применяют в ответственных электронных приборах, ТН-3 — в химической аппаратуре и металлургии.
Какой диаметр прутка ТН-3 доступен для поставки?
Стандартный сортамент — от 3 до 60 мм. Возможно изготовление прутков промежуточных диаметров по согласованию с производителем.
При какой температуре отжигать пруток ТН-3?
Рекристаллизационный отжиг проводят при 1200–1400 C в вакууме не хуже 110 Па с выдержкой 1–2 часа и последующим охлаждением в печи.
Можно ли сваривать прутки ТН-3 без вакуума?
Да, сварка возможна в среде аргона высшего сорта с защитой обратной стороны шва. Однако для ответственных соединений предпочтительна вакуумная сварка.
