Ванадиевый слиток ВнМ-99.7 в Минске

Ванадиевый слиток ВнМ-99.7: свойства, маркировка и применение

Ванадиевый слиток ВнМ-99.7 — продукт металлургического передела ванадия, полученный методом алюминотермического восстановления или электронно-лучевой плавки с последующей вакуумной дегазацией. Марка ВнМ-99.7 обозначает ванадий металлический с чистотой не менее 99,7 % по основному элементу. Слиток формируется в вакуумных дуговых или электронно-лучевых печах, что обеспечивает минимальное содержание газовых примесей — кислорода, азота и водорода.

В отличие от феррованадия, применяемого для легирования стали, слиток ВнМ-99.7 является чистым металлом и используется в тех отраслях, где примеси недопустимы: атомная энергетика, аэрокосмическая промышленность, производство сверхпроводящих материалов и специальных сплавов. Содержание углерода в данной марке не превышает 0,02 %, что критично для получения пластичных ванадиевых полуфабрикатов.

Технические характеристики и химический состав

Марка ВнМ-99.7 регламентируется техническими условиями, устанавливающими предельные значения примесей. Основные параметры слитка определяются условиями кристаллизации и последующей обработки давлением.

Структура и физико-механические свойства

Слиток ВнМ-99.7 имеет крупнозернистую дендритную структуру, характерную для вакуумной плавки. После гомогенизационного отжига при 1200–1400 C структура становится более однородной, что облегчает последующую горячую деформацию. Ванадий обладает объёмно-центрированной кубической решёткой и сохраняет пластичность при комнатной температуре только при высокой чистоте по примесям внедрения.

Предел прочности ванадия технической чистоты составляет 350–450 МПа, предел текучести — 250–350 МПа. Модуль упругости — 128 ГПа. Твёрдость по Бринеллю — 60–70 HB. При нагреве выше 300 C наблюдается интенсивное окисление, поэтому горячую обработку проводят в вакууме или инертной среде.

Области применения слитка ВнМ-99.7

• Атомная энергетика: изготовление оболочек тепловыделяющих элементов и конструкционных деталей реакторов на быстрых нейтронах, где важна радиационная стойкость и низкое сечение захвата тепловых нейтронов.
• Аэрокосмическая отрасль: производство деталей газотурбинных двигателей, работающих при температурах до 700 C, включая камеры сгорания и сопловые аппараты.
• Сверхпроводящая техника: изготовление матриц и стабилизирующих элементов для сверхпроводников на основе соединений NbSn и VGa, применяемых в магнитах томографов и ускорителей.
• Специальная металлургия: легирование титановых и ниобиевых сплавов, где требуется высокая чистота легирующего компонента, например для сплавов Ti–6Al–4V ELI.
• Электроника и вакуумная техника: производство геттеров и мишеней для ионного распыления при нанесении тонких плёнок.

Технология получения и обработки

Исходным сырьём для получения слитка ВнМ-99.7 служит технический оксид ванадия VO или ванадиевый порошок. Алюминотермическое восстановление даёт черновой металл, который затем подвергается электронно-лучевой плавке в вакууме для удаления остаточного алюминия и кислорода. Кристаллизация в водоохлаждаемом тигле формирует слиток цилиндрической или прямоугольной формы.

Механическая обработка слитка включает токарную обточку для удаления поверхностного слоя, загрязнённого примесями, и резку на мерные заготовки. Горячая деформация проводится при 900–1100 C с промежуточными отжигами. Холодная прокатка возможна после рекристаллизационного отжига при 1000–1100 C в вакууме не хуже 10 Па.

Условия эксплуатации и ограничения

Ванадий марки ВнМ-99.7 сохраняет механические свойства в инертных средах и вакууме до 700 C. В окислительной атмосфере эксплуатационная температура ограничена 300–400 C из-за образования летучего пентоксида VO. Материал совместим с жидкометаллическими теплоносителями на основе натрия и лития, что определяет его применение в реакторных контурах.

При обработке слитка необходимо учитывать склонность ванадия к газонасыщению. Резка и шлифовка выполняются с обильным охлаждением, исключающим локальный перегрев выше 400 C. Хранение заготовок осуществляется в герметичной таре с инертной средой или в вакуумной упаковке.

Вопросы и ответы