Геттерный сплав

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к составам сплавов для нераспыляемых газопоглотителей. Сущность изобретения: предложен геттерный сплав следующего состава, мас.%: хром 14,99-40,0; кальций 0,01-0,5; титан остальное. Предложенный сплав обладает температурой активирования, составляющей 350-400°С и высокой сорбционной активностью удельная скорость сорбции более 2 л/см·с² при комнатной температуре. 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к составам сплавов для нераспыляемых газопоглотителей, и может быть использовано в электротехнике для создания и поддержания высокого вакуума в различных устройствах, например, в установках термоядерного синтеза, а также в различных электронно-вакуумных приборах (ЭВЦ).

В зависимости от назначения и условий работы ЭВП материал газопоглотителя, являющегося частью сложной системы, должен обладать свойствами, гарантирующими стабильность работы ЭВП. Например, в таких ЭВП, как кинескопы, электроннолучевые трубки, оптические преобразователи и т.п. температура активирования газопоглотителя должна максимально приближаться к температуре, при которой достигается стабильность работы основных узлов устройств и составлять около 400^оС. Кроме того, газопоглотитель должен обладать высокой сорбционной активностью, т.е. удельная скорость сорбции водорода должна быть не менее 2 л/см²˙с.

Известен геттерный сплав, содержащий титан, хром и марганец, который используется в вакуумной технике (1).

Однако, температура активирования сплава выше 400^оС, а наличие в его составе от 20 до 70 мас. марганца, придающего сплаву хрупкость, делает его малотехнологичным, что ограничивает его использование.

Наиболее близким по составу к заявляемому является сплав, используемый в различных вакуумных системах и содержащий титан, хром, ванадий и другие элементы, описываемый фоpмулой: Ti_кCr₂-lV_mA_п, где A по крайней мере один из таких элементов, как Со, Cu, Nb, РЗМ и Zr; 0,8 ≅ k ≅ 1,4; 0 < l ≅ 2; 0 < m ≅ 2; 0 < n ≅ 0,2; 2,0 ≅ 2 l + m + п ≅ 2,2; m ≥ п (2).

Известный сплав, имеющий состав, мас. Ti 38,0; Cr 41,0; V 20,9; и Zr 0,1, имеет плохую технологичность (низкую формуемость и высокую хрупкость изделий из него), а после активирования материала при 400^оС удельная скорость сорбции водорода при комнатной температуре составляет 1,1 л/см²˙с.

Целью изобретения является создание технологического сплава с заданной температурой активирования, составляющей 350-400^оС, и высокой сорбционной активностью с удельной скоростью сорбции более 2 л/см²˙с при комнатной температуре.

Для достижения указанного технического результата предложен геттерный сплав, содержащий титан и хром, который дополнительно содержит кальций, при следующем соотношении компонентов, мас. Хром 14,99-40 Кальций 0,01-0,5 Титан Остальное Сущность изобретения заключается в следующем.

В качестве основы сплава взят титан, в который введен хром, снижающий температуру аллотропического превращения и стабилизирующий β-структуру титана при пониженных температурах. Содержание хрома в сплаве находится в пределах от 14,99 до 40 мас. При содержании хрома менее 14,99 мас. и титана более 85 мас. не удается достичь заданного порога активирования, а скорость сорбции водорода этим материалом составляет менее 1,5 л/см²˙с. Увеличение содержания хрома свыше 40 мас. и соответственно, уменьшение содержания титана менее 60 мас. приводит к снижению сорбционной активности (удельная скорость сорбции такого сплава менее 1,4 л/см²˙с) и увеличению хрупкости материала за счет увеличения доли интерметаллической фазы в структуре сплава.

Заявленный сплав содержит от 0,01 до 0,5 мас. кальция элемента, активно поглощающего водород и другие газы. Кроме того, кальций, соединяясь с кислородом, растворенным в порошке, образует оксид кальция, который являясь антиспекающим агентом, способствует стабилизации формы геттерного элемента в рабочем высокотемпературном режиме и сохранению высокой пористости газопоглотителя при его многократном активировании.

Повышение содержания кальция свыше 0,5 мас. приводит к падению активности захвата водорода удельная скорость сорбции водорода при этом ниже 1,7 л/cм²˙с. При содержании кальция менее 0,01 мас. отмечаются большие усадочные процессы, приводящие к изменению формы элементов и снижению сорбционной активности.

Использование заявленного материала в сорбционных насосах позволяет в 5-10 раз увеличить ресурс работы ряда электронных приборов, например, оптических преобразователей различного назначения. Кроме того, расширяется возможность использования геттерных материалов в развитии производства бытовой техники (термосов, печей СВЧ и т.п.).

П р и м е р. Порошок сплава изготавливали металлотермическим способом из смеси оксидов элементов, входящих в его состав.

Полученный порошок прокатывали в ленту, спекали и на образцах размерами 180 х 30 х 0,7 мм определяли удельную скорость сорбции водорода при комнатной тем- пературе. Испытания проводили на стенде методом измерения скорости сорбции водорода при постоянном его потоке в камере объемом 73 л и предельном вакууме 4˙10^-9 торр. Температура активирования 400^оС. Полученные результаты приведены в таблице.

Формула изобретения

ГЕТТЕРНЫЙ СПЛАВ преимущественно для создания и поддержания вакуума, содержащий титан и хром, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 14,99 40,0 Кальций 0,01 0,5 Титан Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1