Ванадиевый слиток ВнМ-99.8 в Минске

Ванадиевый слиток ВнМ-99.8: свойства и применение

Ванадиевый слиток ВнМ-99.8 — продукт металлургического передела, получаемый методом вакуумно-дугового или электронно-лучевого плавления и содержащий не менее 99,8 % основного элемента. Марка ВнМ-99.8 относится к категории высокочистого ванадия, в котором суммарная доля примесей внедрения (кислород, азот, углерод) и металлических примесей не превышает 0,2 %. Именно чистота определяет ключевые эксплуатационные характеристики: пластичность при комнатной температуре, коррозионную стойкость в агрессивных средах и стабильность физических параметров при нагреве.

Технические характеристики

Слиток ВнМ-99.8 сохраняет объёмно-центрированную кубическую решётку с периодом 0,302 нм. Температура плавления ванадия — 1910 C, кипения — 3407 C. Плотность при 20 C составляет 6,11 г/см. Модуль упругости — 128 ГПа. Теплопроводность — 30,7 Вт/(мК). Удельное электрическое сопротивление при 20 C — 24,810 Омм. Предел прочности технически чистого ванадия в литом состоянии — 350–400 МПа, относительное удлинение — 20–25 %. Примеси внедрения резко снижают пластичность: повышение содержания кислорода до 0,1 % увеличивает твёрдость и охрупчивает металл, поэтому регламент марки ВнМ-99.8 жёстко ограничивает газовые примеси.

Области применения

Высокочистый ванадий марки ВнМ-99.8 востребован там, где требуется сочетание тугоплавкости, малого сечения захвата тепловых нейтронов (5,06 барн) и совместимости с жидкометаллическими теплоносителями. Основные направления:

• Оболочечные и конструкционные элементы активной зоны ядерных реакторов на быстрых нейтронах с натриевым или свинцово-висмутовым теплоносителем.
• Мишени и окна для генерации нейтронного излучения в ускорительных установках.
• Тигли и оснастка для вакуумного литья титановых и циркониевых сплавов.
• Легирующая шихта при выплавке специальных сталей и сплавов на основе титана в вакуумно-индукционных печах.
• Геттерные элементы в системах водородной очистки газовых сред.
• Диффузионные барьеры в мембранах для разделения водорода.

Технология получения и обработки

Слиток ВнМ-99.8 выплавляют в вакуумной дуговой печи с расходуемым электродом или методом электронно-лучевой плавки, что обеспечивает удаление газовых примесей и неметаллических включений. Полученный слиток имеет столбчатую или равноосную структуру в зависимости от скорости кристаллизации. Для дальнейшего передела применяют горячую деформацию при 900–1100 C с последующим отжигом в вакууме при 800–1000 C для снятия наклёпа. Холодная прокатка возможна при степени обжатия до 80 % с промежуточными отжигами. Обработка резанием затруднена из-за склонности к налипанию, поэтому применяют твердосплавный инструмент с износостойкими покрытиями и обильное охлаждение.

Условия эксплуатации и совместимость

Ванадий ВнМ-99.8 устойчив в среде расплавленного натрия до 700 C, в расплавах лития и свинец-висмут — до 600–650 C. При нагреве выше 300 C на воздухе интенсивно окисляется с образованием оксидных плёнок переменного состава, поэтому эксплуатация в окислительных средах ограничена вакуумом или инертными газами. С водородом при температурах выше 400 C образует гидриды, что приводит к водородному охрупчиванию. Сварка возможна в камерах с контролируемой атмосферой аргона; сварные швы требуют последующей термообработки для восстановления пластичности.

Вопросы и ответы