Расплав для термообработки
Расплав для термообработки, содержащий олово, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты от газонасыщения ниобия и его сплавов, он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. %: Ниобий - 0,2 - 15,0 Олово - Остальное
Изобретение относится к технической обработке тугоплавких металлов в металлических расплавах, в частности ниобия и сплавов на его основе, и может быть использовано в ядерной и космической технике, авиации и т.д. Высокая химическая активность тугоплавких металлов к примесям внедрения, в особенности кислороду, приводит к тому, что при повышенных температурах обычно не удается сохранить исходную чистоту материала. Известны способы защиты тугоплавких металлов от окисления путем термообработки в защитной атмосфере или в вакууме. Однако известные способы не позволяют полностью предотвратить газонасыщение. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату из всех известных защитных сред является расплав для термообработки следующего химического состава, мас. Олово 10-87 Свинец 89-3 Алюминий 1-10 Однако при обработке сплавов ниобия в этом расплаве происходят следующие явления. Расплав интенсивно взаимодействует с границами зерен. Это проявляется как сильное измерение ширины границ, нарушение их сплошности (происходит "разъедание" границ). Вследствие "разрыхления" границ происходит газонасыщение ниобия. Об этом свидетельствует наличие окисных фаз, обнаруженных электронно-микроскопически в структуре ниобия, и повышение механических свойств. В расплаве растворяется значительное количество ниобия. Расплав недостаточно хорошо смачивает ниобий и в определенном интервале температур становится очень вязким. Кроме того, в процессе термообработки ниобия при высоких температурах выгорает свинец, который приходится добавлять. В связи с этим необходимо принимать специальные меры для соблюдения техники безопасности. Целью изобретения является повышение эффективности защиты от газонасыщения ниобия и его сплавов. Это достигается тем, что в известный расплав вместо свинца и алюминия вводят ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. Ниобий 0,2-15,0 Олово Остальное Минимальная и максимальная концентрация ниобия в расплаве олова определяется равновесной растворимостью ниобия в олове в интервале температур, при которых осуществляется термообработка ниобия в условиях, предотвращающих газонасыщение. При 250oС равновесная растворимость составляет доли процента, при 1800oС (примерно 14,5 мас.). Известно, что коэффициенты диффузии примесей в металлических расплавах велики и имеют порядок 10-4 10-5 см2/с. Атомы ниобия, растворенного в жидком олове, встречаются с атомами газовых примесей, если они попадают в расплав, и соединяются с ними, образуя окислы, всплывающие на поверхности. Интерметаллидная прослойка, которая образуется после термообработки ниобия в расплаве, очень тонкая (несколько микрон) и легко удаляется травлением в растворе HF + H2SO4 + HNO3 + H2О. В процессе термообработки газы, в частности кислород, практически не проникают в ниобий, поэтому содержание примесей после термообработки остается на исходном уровне. Пример. Образцы ниобия марки НВЧ в виде пластин размером 15 х 15 х 1 мм отжигают при 500, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800o в течение 30 мин в расплаве олова (ЧДА и ОВЧ000), легированного ниобием (НВЧ). Содержание ниобия в олове при каждой температуре термообработки варьируют в соответствии с равновесной концентрацией при заданной температуре (0,02 мас. 15 мас.). О величине газонасыщения ниобия судят, изучая структуру и механические свойства ниобия после термообработки. Для изучения структуры применяют метод металлографии и электронной микроскопии (послойный анализ механически или химически отделенных экстрагирующих угольных реплик, оттененных платиной). В структуре ниобия после отжига при указанных температурах в расплаве олово-ниобий границы зерен остаются тонкими, чистыми от выделений. Окисные частицы полностью отсутствуют. Предотвращение газонасыщения подтверждают также исследования механических свойств. После термообработки в расплаве олово-ниобий не наблюдается измельчения зерна (размер зерна после отжига при 200o в течение 30 мин составляет 75 мкм), не происходит возрастания микротвердости (при нагрузке 50 кг микротвердость после термообработки в расплаве составляет 77 кг
мм2). Таким образом, результаты экспериментальной проверки показали, что предлагаемый расплав позволяет полностью защитить ниобий и его сплавы от газонасыщения в процессе термообработки в широком интервале температур.
Формула изобретения
Расплав для термообработки, содержащий олово, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты от газонасыщения ниобия и его сплавов, он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. Ниобий 0,2 15,0Олово Остальное
