НИОБИЕВЫЕ СПЛАВЫ

НИОБИЕВЫЕ СПЛАВЫ сплавы на основе
ниобия.
Первые
пром. Н. с. появились в нач. 50-х гг. 20 в., когда для новых областей техники
потребовались материалы, способные работать при темп-pax выше 1000 "С.
Наряду с высокой темп-рой плавления Н. с. обладают хорошими технологич.
свойствами и низкой по сравнению со сплавами на основе др. тугоплавких
металлов (Mo, W, Та) плотностью. Предел хладноломкости малолегированных
Н. с. находится ниже темп-ры жидкого азота. Все эти свойства дают возможность
применять Н. с. для теплонагруженных деталей ракет, космич. легат, аппаратов
и самолётов спец. назначения. Небольшое поперечное сечение захвата тепловых
нейтронов и хорошая стойкссть в контакте с жидкометаллич. теплоносителями
делают Н. с. ценным конструкц. материалом атомных реакторов. Н. с. стойки
в ряде кислот и др. хим. реагентах. Однако Н. с. окисляются при нагреве
на воздухе и в др. окислит, средах выше 400 °С, вследствие чего для работы
в указанных условиях эти сплавы должны применяться с защитными покрытиями.
При 1100 °С скорость окисления Н. с. на воздухе 30- 120 г/(м²ч)
[нелегировапного
ниобия 300-350 г/(м²ч)].
Н. с. с защитными покрытиями
силицидного типа окисляются при 1100 °С со скоростью 0,2 - 0,4 г/(м²ч).
По
физ. свойствам Н. с. мало отличаются от нелегированного ниобия. Сочетание
низкого коэфф. линейного термин, расширения (8,42-10^-6 при нагреве
от 20 до 1100 °С) и высокой теплопроводности [при 1100 °С ок. 59 вт/мК),
или 0,14
кал/(сек х см х °С)] обеспечивает крупным деталям из Н.
с. с защитными покрытиями высокое сопротивление термич. усталости.

Осн. легирующие элементы Н. с.- Mo, W,
V образуют с Nb непрерывный ряд твёрдых растворов, прочность к-рых Механические
свойства среднелегированных ннобиевых сплавов (средние значения) в горячедеформированном
состоянии (степень деформации 70 - 75%). выше, чем нелегированного ниобия;
кроме того, Н. с. легируются Zr или Hf и С или N. Образующиеся в этом случае
малорастворимые в твёрдом растворе высокостабильные карбиды и оксиды и
в нек-рых случаях оксикарбонитриды вызывают дополнит, упрочнение сплава
в результате механич. торможения его ползучести.

Модуль упругости Н. с. имеет невысокие
значения (табл.), но не снижается с повышением темп-ры до 1100
^оС.
Предел длительной прочности за 100 ч при 1100 °С среднелегированных
Н. с. (5- 10% W или 3-5% Мо, 1-2% Zr или Hf) 100-150
Мн/м²(10-15
кгс/мм²),
а
высоколегированных Н. с. (15-20% W или 10-15% Мо, 1-2% Zr или Hf, 0,1-0,4%
С) 280-300 Мн/м²(28 - 30
кгс/мм²).

Н. с. получают путём плавки в вакуумных
дуговых печах с расходуемым электродом, электроннолучевых и плазменных
печах, обеспечивающих достаточную чистоту металла (гл. обр. по элементам
внедрения - О, N, Н, С) для сохранения его пластичности. Первую деформацию
Н. с. производят при 1200-1600 ^оС (нагрев в нейтральной среде,
в вакууме или в обычной атмосфере печи при условии нанесения на нагреваемые
полуфабрикаты спец. защитных эмалей). Деформацию полуфабрикатов в основном
производят на воздухе (при 800-1200 °С). Для гомогенизации и дегазации
слитки Н. с. подвергают вакуумному отжигу при 1500-2000 °С в течение 5-10
ч
с
последующим отжигом при 1300- 1350 "С в течение 10 ч в вакууме (1 х 10^-4мм
рт. ст. и выше). Для снятия напряжения деформированные полуфабрикаты
Н. с. нагревают при 1000- 1100
^оС в течение 0,5-1
ч,
а
для рекристаллизации - при 1350-1450 °С в течение 0,5-1 ч.
Освоена
вакуумная прокатка листов.

Среднелегированные Н. с. хорошо обрабатываются
давлением, из них готовят поковки, прессовки, штамповки, листы, фольгу
и трубки различных размеров (вплоть до капилляров). Эти сплавы удовлетворительно
обрабатываются резанием, свариваются аргонно-дуговой, контактной и электроннолучевой
сваркой. Прочность сварного шва составляет не менее 90% от прочности осн.
металла в рекристаллизованном состоянии. Пластичность сварных соединений
выражается углом загиба до появления первой трещины (на оправке с радиусом,
равным толщине свариваемого листа) и составляет при аргонно-дуговой сварке
в камере с нейтральной средой 120-180°. Средне-легированные Н. с. свариваются
с малолегированными медными, титановыми и циркониевыми сплавами и паяются
с др. металлами с применением спец. припоев.

Наряду с жаропрочными Н. с. важное значение
приобрели сплавы Nb с Zr, Sn и Ti, являющиеся сверхпроводниками.
Критич.
плотность тока Н. с. зависит от вида деформации, режима термич. обработки
и направления магнитного поля. Сверхпроводящие Н. с. применяются в мощных
ускорителях, квантовых генераторах, отражателях горячей плазмы в термоядерных
установках и т. д. Технология произ-ва полуфабрикатов из сверхпроводящих
Н. с. (проволока, лента, трубы и др.) сходна с технологией произ-ва жаропрочных
Н. с.

Лит.: Ниобий и его сплавы, Л., 1961;
Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова
и К. И. Портного, М., 1967; Т н т ц Т., У н л-с о н Дж., Тугоплавкие металлы
и сплавы, пер. с англ., М., 1969. Г. В. Захарова.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я