Процесс горячей ковки танталово-вольфрамового сплава
Способ горячей ковки танталово-вольфрамового сплава включает следующие этапы: горячая ковка заготовки из танталово-вольфрамового сплава после термообработки; заготовка из танталово-вольфрамового сплава состоит из сердцевины из танталово-вольфрамового сплава, стекловидного порошка и металлического плакирующего слоя, нанесенного изнутри наружу; температура термообработки составляет 900℃–1400℃. Этот метод, благодаря формированию заготовки из танталово-вольфрамового сплава до термообработки и горячей ковки, эффективно предотвращает проникновение кислорода в процессе термообработки; стекловидный порошок может отделяться во время горячей ковки, упрощая процесс; благодаря вышеуказанной обработке предотвращается окисление крупных танталово-вольфрамовых сплавов во время нагрева, а форма, размер и поверхностный эффект горячекованой заготовки хорошо контролируются.
Тантал — высокореактивный металл, легко поглощающий кислород при воздействии воздуха при температуре выше 300℃. Сами сплавы на основе тантала обладают низкой стойкостью к окислению, которое начинается при 400℃. Танталово-вольфрамовые сплавы в основном производятся методом электронно-лучевой плавки. Однако полученные слитки имеют крупнозернистую структуру, что обычно требует ковки для её разрушения. Поскольку танталово-вольфрамовые сплавы обладают высокой прочностью, процесс ковки часто происходит при температурах выше 800℃. Высокотемпературное окисление приводит к значительным потерям материала во время ковки, влияя на качество ковки, снижая выход годной продукции и ухудшая состояние поверхности поковок, что ещё больше негативно сказывается на последующей обработке.
В настоящее время для ковки слитков из танталово-вольфрамовых сплавов используется индукционный нагрев для быстрого нагрева. Этот метод подвергает материал прямому воздействию атмосферы во время нагрева, вызывая непрерывное окисление, что делает его непригодным для ковки больших слитков (более 20 кг). Более эффективным подходом является формирование заготовки из танталово-вольфрамового сплава с последующей термообработкой и горячей ковкой. Во время термообработки стеклянный порошок и металлический плакирующий слой эффективно предотвращают проникновение кислорода; стеклянный порошок отделяется во время горячей ковки, упрощая процесс. Такая обработка предотвращает окисление крупных танталово-вольфрамовых сплавов во время нагрева, что обеспечивает хорошую контролируемость размеров и качества поверхности горячекованой заготовки.
В данном случае достигается двухслойная кислородная изоляция за счет формирования стеклянного порошка и металлического плакирующего слоя на поверхности сердцевины из танталово-вольфрамового сплава. Металлический плакирующий слой изолирует внешний кислород, а стеклянный порошок на поверхности сердцевины из танталово-вольфрамового сплава дополнительно уплотняет ее.
Кроме того, поскольку стеклянный порошок находится между сердцевиной из танталово-вольфрамового сплава и слоем металлической облицовки в заготовке из танталово-вольфрамового сплава, между слоем металлической облицовки и внутренней сердцевиной из танталово-вольфрамового сплава образуется зазор. Во время последующей горячей ковки слой металлической облицовки не прилипает к поверхности горячекованой сердцевины из танталово-вольфрамового сплава, что позволяет ему самопроизвольно отслаиваться в процессе горячей ковки. После горячей ковки не требуется дальнейшая обработка на токарном станке, что упрощает процесс горячей ковки танталово-вольфрамовых сплавов и приводит к получению горячекованой плиты с превосходной чистотой поверхности.
Метод горячей ковки танталово-вольфрамовых сплавов предотвращает окисление слитка во время нагрева за счет сочетания стеклянного порошка и технологии облицовки. Наплавка самопроизвольно отслаивается во время горячей ковки, упрощая операцию, экономя затраты на нагрев, обеспечивая превосходные антиокислительные свойства и предотвращая ухудшение характеристик ковки, вызванное длительным высокотемпературным окислением материала. Это позволяет избежать окисления слитка в процессе нагрева перед горячей ковкой, тем самым повышая выход годной продукции из танталово-вольфрамовых сплавов. Автоматическое отслаивание наплавки во время горячей ковки исключает необходимость дальнейшей токарной обработки после горячей ковки и упрощает процесс горячей ковки танталово-вольфрамовых сплавов.
Слитки танталово-вольфрамовых сплавов получают методом электронно-лучевой плавки. В силу особенностей их металлографической структуры, процесс наплавки требует простых условий и удобных процедур. Кроме того, танталово-вольфрамовые сплавы, полученные методом электронно-лучевой плавки, имеют большие размеры и вес. Последующая горячая ковка после наплавки позволяет производить крупногабаритные и тяжелые поковки из танталово-вольфрамовых сплавов за один технологический процесс. Это дополнительно позволяет избежать дефектов, связанных с сильным пригоранием и низким выходом материала при ковке танталово-вольфрамовых сплавов малых размеров и небольшими партиями. До применения этого метода максимальный вес горячекованых танталово-вольфрамовых сплавов составлял всего около 50 кг; данное применение позволяет ковать крупногабаритные и тяжелые танталово-вольфрамовые сплавы, например, весом более 200 кг, что делает возможной горячую ковку крупногабаритных и тяжелых танталово-вольфрамовых сплавов.
Антиоксидантные покрытия из стекловолокна стабильны и нетоксичны, не вступают в реакцию с втулками из нержавеющей стали или танталово-вольфрамовыми сплавами. Они образуют барьер между втулкой и сплавом, обеспечивая вторичную антиоксидативную защиту во время нагрева. Во время горячей ковки втулка также может самопроизвольно разрушаться и отваливаться, не влияя на процесс реверсивной ковки сплава, что способствует точному контролю формы и размеров готовой поковки.