Ниобиевые сплавы в Москве

Ниобиевые сплавы

Ниобиевые сплавы относятся к классу тугоплавких конструкционных материалов на основе ниобия. Они характеризуются сочетанием жаропрочности, стойкости к коррозии и приемлемой технологичностью при обработке давлением. Ниобиевые сплавы применяются в отраслях, где требуется работа конструкций при экстремальных температурах и в агрессивных средах.

Получение ниобия и ниобиевых сплавов

Основное минеральное сырье для производства ниобия – колумбит-танталитовые и пирохлоровые руды. Добыча ведется преимущественно в Бразилии, Канаде и России. Технология изготовления предусматривает несколько стадий:

• обогащение руд методами дробления, гравитации и магнитной сепарации;
• химическое вскрытие концентратов с получением оксида ниобия Nb₂O₅, как промежуточного вещества;
• металлотермическое восстановление (алюмотермия или натрийтермия) до губчатого ниобия или штабика;
• рафинирование с применением электронно-лучевой, вакуумно-дуговой плавки или порошковой металлургии для удаления газов и примесей.

Полученный металлической ниобий в виде слитка или порошка служит основой для выплавки сплавов заданного состава.

Свойства ниобиевых сплавов

Ниобий обладает объемно-центрированной кубической решеткой (ОЦК), температурой плавления 2471°C и плотностью 8,57 г/см³. Среди тугоплавких металлов он выделяется относительно низкой плотностью и хорошей теплопроводностью. К важным характеристикам относятся:

• высокая пластичность при комнатной и низких температурах, обеспечивающая возможность прокатки, ковки и волочения;
• сохранение прочности, сопротивление ползучести и достаточная твердость при повышенных температурах;
• коррозионная устойчивость во многих кислотах и жидких металлах при нормальных условиях благодаря пассивирующей оксидной пленке.

При температурах свыше 400°C на воздухе происходит интенсивное окисление. Поэтому в большинстве случаев требуется защитное покрытие или эксплуатация в вакууме/инертной среде.

Легирование и марки сплавов

Легирование ниобия направлено на повышение жаропрочности, сопротивления ползучести и улучшение технологических свойств. Основные легирующие элементы – цирконий, вольфрам, молибден и титан. В каталоге представлены следующие промышленные марки ниобиевых сплавов:

• Nb-Zr-C;
• БТЦ-ВД;
• ВН-1;
• ВН-2.

Состав и свойства каждой марки строго регламентированы соответствующими стандартами – ГОСТ 10994-74, ГОСТ 26468-85, ОСТ 1.900023-71, ТУ 05-27-69.

Виды проката

Ниобиевые сплавы поставляются оптовыми партиями в виде деформированного проката следующих видов:

• листы и плиты (в том числе заданной толщины) – для теплонагруженных панелей и силовых элементов;
• прутки и круги – заготовки для механической обработки и изготовления деталей;
• проволока – для электродов, сверхпроводящих элементов и специальных применений;
• трубы – для теплообменников и компонентов ядерных установок.

Размеры, допуски и качество поверхности определяются техническими условиями и ГОСТами для конкретной марки.

Применение в промышленности

Ниобиевые сплавы эксплуатируют в авиакосмической технике (сопла, камеры сгорания, узлы газотурбинных двигателей), атомной энергетике (оболочки ТВЭЛов из сплавов системы Nb-Zr), металлургии (микролегирование сталей для повышения прочности и свариваемости), криогенной технике и электронике (сверхпроводящие материалы Nb-Ti для магнитов МРТ и ускорителей).

Сочетание жаропрочности, коррозионной стойкости и обрабатываемости делает ниобиевые сплавы незаменимыми для ответственных изделий в современной промышленности.