Ванадиевый слиток ВнМ-99.95: свойства и применение
Ванадиевый слиток ВнМ-99.95 — продукт металлургического передела, полученный методом вакуумно-дугового или электронно-лучевого плавления с содержанием основного элемента не менее 99,95 %. Марка ВнМ-99.95 относится к ванадию высокой чистоты и поставляется в виде слитков массой от 5 до 500 кг, предназначенных для дальнейшей механической и термической обработки. Слиток характеризуется плотностью 6,11 г/см, температурой плавления 1910 C и модулем упругости 128 ГПа.
Технические характеристики
Ванадий ВнМ-99.95 сохраняет пластичность при комнатной температуре и демонстрирует высокую стойкость к радиационному распуханию. Предел прочности на растяжение в отожжённом состоянии — 350–450 МПа, относительное удлинение — 20–25 %. Материал активно поглощает кислород, азот и водород при нагреве выше 400 C, поэтому все операции горячей обработки проводят в вакууме или инертной среде.
| Параметр | Значение | Условия измерения | Метод контроля | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Содержание ванадия | 99,95 | основной элемент | ICP-MS | % масс. |
| Кислород | 0,015 | объёмная доля | восстановительное плавление | % масс. |
| Азот | 0,010 | объёмная доля | спектрометрия | % масс. |
| Углерод | 0,008 | объёмная доля | кулонометрия | % масс. |
| Плотность | 6,11 | 20 C | гидростатика | г/см |
| Твёрдость | 70–90 | отожжённый | HB | ед. |
Области применения
- Мишенные узлы установок магнетронного напыления для нанесения тонкоплёночных покрытий в микроэлектронике.
- Конструкционные элементы активной зоны ядерных реакторов на быстрых нейтронах, включая оболочки ТВЭЛ и чехлы тепловыделяющих сборок.
- Тигли и оснастка для вакуумных печей спекания и отжига тугоплавких металлов.
- Легирующие добавки при выплавке титановых сплавов, жаропрочных никелевых сплавов и специальных сталей в вакуумно-индукционных печах.
- Геттерные элементы в системах водородной очистки и вакуумных камерах ускорителей.
Технологические особенности обработки
Механическая обработка слитка ВнМ-99.95 возможна твердосплавным инструментом с применением СОЖ на масляной основе. Горячую деформацию проводят при 900–1200 C в защитной атмосфере аргона. Сварка выполняется электронно-лучевым методом в вакууме не хуже 1 10 Па. Отжиг для снятия внутренних напряжений — при 800–1000 C в течение 1–2 ч с последующим медленным охлаждением.
Вопросы и ответы
Какая чистота ванадия соответствует марке ВнМ-99.95?
Марка ВнМ-99.95 гарантирует содержание ванадия не менее 99,95 % масс. Суммарная доля примесей металлов не превышает 0,05 %, при этом лимитируются кислород, азот, углерод и водород.
В каких средах ванадий ВнМ-99.95 сохраняет коррозионную стойкость?
Материал устойчив в расплавах щелочных металлов (натрий, литий), в ряде органических кислот и в жидкометаллических теплоносителях. В сильных окислительных средах и при нагреве на воздухе выше 300 C наблюдается интенсивное окисление.
Какой метод плавления применяется для получения слитка ВнМ-99.95?
Используется двойной вакуумно-дуговой переплав или электронно-лучевая плавка с промежуточной рафинирующей стадией. Остаточное давление в камере — не выше 1 10 Па.
Применяется ли ванадий ВнМ-99.95 в термоядерных установках?
Да, слиток служит исходной заготовкой для изготовления компонентов первой стенки и дивертора токамаков, где требуется сочетание низкой активации, радиационной стойкости и жаропрочности при 600–700 C.
