ОАО «Победит» выпускает широкую номенклатуру тяжелых сплавов на основе вольфрама или просто тяжелых вольфрамовых сплавов (ВТС),
Тяжелые сплавы получают только методом порошковой металлургии. Методы литья не могут быть применены в связи с большой разницей температур плавления и плотности используемых в сплаве металлов.
Вольфрам, содержание которого в тяжелых сплавах варьируется в пределах от 76% до 97%, является самым тугоплавким металлом из известных человечеству (температура плавления 3410ºС). Он имеет очень высокую плотность и твердость, одну из самых высоких среди металлов. В то же время, вольфрам является довольно хрупким материалом, что делает его обработку затруднительной и не позволяет получать изделия сложной формы.
Для снижения твердости, придания пластичности и обрабатываемости, придания прочностных характеристик в сплав вводятся металлы группы железа: никель, железо, кобальт. Для повышения электро- и теплопроводности, а также придания диамагнитных свойств, в сплав вводится медь.
Тяжелые сплавы являются композитным материалом, представленные двухфазной структурой из зерен вольфрама округлой формы (ү – фазу распределенной в матрице (связке), представляющей собой твердый раствор вольфрама в Ni-Feили Ni-Cuсплошной матрице (α фаза).
Получают тяжелые сплавы из смесей порошков вольфрама, никеля, железа или меди, взятых в соответствующих пропорциях, Из смеси прессуются заготовки, которые спекаются в защитной атмосфере в присутствии жидкой фазы при 1350-1500ºС, В присутствии жидкой фазы происходит частичное растворение вольфрама в жидкой фазе, перенос вольфрама и рекристаллизация частиц вольфрама с образованием почти сферических частиц, в десятки раз превосходящих по размеру частиц исходного порошка вольфрама. Последующая термическая обработка в вакууме позволяет улучшить механические свойства тяжелых сплавов.
Получение тяжелых сплавов с матрицей из чистой меди отличается от систем W-Ni-Feи W-Ni-Cuв силу практической нерастворимости вольфрама в чистой меди. В этом случае сплав получают пропиткой пористого вольфрамового каркаса расплавленной медью, и основано на затекании в поры жидкой меди под действием капиллярных сил. Пористый каркас из вольфрама получают прессованием и спеканием вольфрамового порошка соответствующего гранулометрического состава.
Тяжелые сплавы пластичны, легко обрабатываются резанием и давлением. Их физико-механические свойства зависят от количества и размеров вольфрамовых зерен (ү - фаза), отношения Ni: Feили Ni: Cuв связке (α - фаза), легирующих добавок и условий получения.
Сплавы W-Ni-Cu, W-Cu(ВНМ, ВМ) менее прочны, чем W-Ni-Fe(ВНЖ), но обладают более высокой тепло- и электропроводностью, диамагнитны.
Плотность тяжелых сплавов варьируется от 13,0 до 18,0 г/см³.
Твердость сплавов марок ВНЖ находится в пределах 20-30 HRC, а марок ВНМ – 24-30 HRC.
Механо-термическая обработка сплавов ВНЖ (обжатие с последующим отжигом) увеличивает твердость до 36-42 HRC.
Сплавы имеют невысокий коэффициент термического расширения (4,0-5,5) х 10-6.
Предел прочности на растяжение варьируется в интервале от 530 до 1200 МПа.
Относительное удлинение от 0,3% до 30%.
Сплавы марки ВМ имеют высокую электро- и теплопроводность, достигающие 50% электро- и теплопроводности меди.
Наибольшую популярность у потребителей имеют выпускаемые ОАО «Победит» марки сплавов:
|
Наименование |
Содержание Ni, % |
Содержание Fe, % |
Содержание Cu, % |
|
ВНЖ 7-3 |
7,0 |
3,0 |
- |
|
ВНЖ-95 |
3,5 |
2,0 |
- |
|
ВНЖ-90 |
2,5 |
0,5 |
- |
|
ВНМ 5-3 |
5,0 |
- |
3,0 |
|
ВНМ 3-2 |
3,0 |
- |
2,0 |
|
ВД 20 |
2,0 |
- |
18,0 |
|
ВМ (5-20) |
- |
- |
5-20 |
|
ВМ (20-30) |
- |
- |
20-30 |
Благоприятное сочетание ценных свойств тяжелых сплавов определяет их широкий диапазон применения.
Тяжелые сплавы используются для экранов, защищающих от проникающей радиации более эффективно, чем свинцовые. При плотности тяжелого сплава 16,5 г/см³ коэффициент поглощения ү- излучения в 1,5 раза выше, чем у свинца. Поэтому из тяжелых сплавов изготавливают контейнеры для радиоактивных изотопов, щели и коллиматоры для гамма-дефектоскопов.
Ввиду высокой плотности тяжелые сплавы используются для изготовления маховиков, противовесов, виброгасителей, балансиров, регуляторов центрифуг, роторов гироскопов, гирокомпасов, противовесов элеронов самолетов и т. д. Высокая плотность сплавов используется при изготовлении кинетических поражающих элементов при производстве боеприпасов.
Высокая проводимость и устойчивость к электроискровой эрозии сплавов ВНМ, ВМ используется при изготовлении штампов для электровысадочных процессов, электродов контактной сварки и электроэрозионной обработки, контактов высоковольтных выключателей, работающих в особо тяжелых условиях.
В электронной технике данные сплавы используют для изготовления термокомпенсаторов.
Изделия из тяжелых сплавов и продукты их переработки безвредны для здоровья и экологически безопасны.
Научно-техническое подразделение ОАО «Победит» ведет постоянные работы по совершенствованию технологии производства тяжелых сплавов. В случае необходимости, может быть проведена доработка состава и технологии производства определенных видов изделий по требованию заказчика с целью наиболее полного удовлетворения пожеланий потребителя по физико-механическим свойствам спеченных материалов. Работы проводятся в форме НИР, ОКР изготовления опытных партий, проведения испытаний изделий у заказчика.
Ниже приводятся основные параметры выпускаемых сплавов марок ВНЖ, ВНМ и ВМ общепромышленного применения:
|
Наименование компонента |
Тип сплава |
||||||||
|
W-Ni-Fe |
W-Ni-Cu |
W-Cu |
|||||||
|
содержание, % |
|||||||||
|
W |
70 |
90 |
95 |
97 |
92 |
95 |
80 |
95-80 |
80-70 |
|
Ni |
20 |
7 |
3,5 |
2 |
5 |
3 |
2 |
- |
- |
|
Fe |
10 |
3 |
1,5 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Cu |
- |
- |
- |
- |
3 |
2 |
18 |
5-20 |
20-30 |
|
Технические характеристики |
|||||||||
|
Плотность, г/см³ |
13,07 |
16,8 |
17,6 |
18,0 |
17,0 |
17,9 |
15,0 |
14,5 |
12,0 |
|
Прочность на разрыв МПа, кгс/мм²/ |
686 70 |
882 90 |
900 92 |
900 92 |
583 60 |
650 69 |
- 69 |
583 60 |
390 40 |
|
Относительное удлинение, % |
3,1 |
18,0 |
7,0 |
5,0 |
2,1 |
1,0 |
3,0 |
2,5 |
4,5 |
|
Твердость, HRC HB |
30 - |
29 - |
27 - |
28 - |
24 - |
27 - |
- 210 |
23 - |
20 - |
|
Коэффициент теплового расширения, 1х10-6/к |
- |
4,62 |
4,60 |
4,50 |
5,60 |
- |
5,60 |
4,40 |
5,60 |
|
Электрическая проводимость, % проводимости чистой меди |
- |
10 |
13 |
17 |
17 |
- |
19 |
42 |
45 |
|
Теплопроводность, Вт/(мК) |
- |
80 |
93 |
95 |
120 |
- |
110 |
198 |
235 |
Примечание:
Представленные в таблице величины являются типовыми, справочными и не подлежат использованию в технических условиях в полном объеме.