Тантал-вольфрам 7,5%
Тантало-вольфрам 7,5% (Ta-7,5W) имеет высокую температуру плавления, достигающую 3030 °C, и обладает превосходной термостойкостью. Его производят преимущественно методом электронно-лучевой плавки и спекания порошкового формования. Распространенные формы включают пластины, фольгу, стержни, проволоку и мишени для распыления. Из него также можно изготавливать тигли, гайки, болты и другие изделия. Благодаря превосходной коррозионной стойкости и механическим свойствам, он в основном используется для изготовления пружинных материалов и других коррозионностойких эластичных компонентов в оборудовании, устойчивом к химической коррозии. Кроме того, после карбонизации проволока Ta-7,5W может использоваться для изготовления нитей накаливания для новых источников освещения в кино с цветовой температурой до 3600–3700 °C.
Основное применение проволоки Ta-7,5W — эластичные компоненты оборудования, устойчивого к химической коррозии: это её важнейшая область применения. Он часто используется для изготовления пружинной проволоки в хлораторном оборудовании, например, специальной пружинной проволоки для хлораторов. Благодаря стойкости к сильной кислотной коррозии и хорошей эластичности, он может стабильно работать в течение длительного времени в агрессивных средах химических реакций, обеспечивая нормальную работу эластичных компонентов оборудования. Кроме того, существуют специальные нити накаливания для источников света: как упоминалось ранее, нити накаливания Ta-7.5W после карбонизации могут использоваться для создания новых нитей накаливания для источников света в кино с цветовой температурой, достигающей 3600-3700 К. Его высокая температура плавления (приблизительно 3025 ℃) хорошо подходит для высокотемпературной среды работы ламп, обеспечивая стабильность и срок службы источника света. Его изготовление обычно основано на порошковой металлургии: сначала получают заготовку из основного сплава методом формования и спекания, затем проводят многократную вытяжку и отжиг для постепенного уменьшения диаметра проволоки и оптимизации механических свойств материала, что в конечном итоге приводит к получению нитей из сплава Ta-7.5W, соответствующих различным спецификациям и условиям эксплуатации.
Ta-7.5W выбирают для изготовления пружин с чрезвычайно высокой прочностью, поскольку твёрдорастворное упрочнение вольфрамом придаёт сплаву Ta-7.5W прочность, значительно превышающую прочность чистого тантала. Это критически важно для пружин, поскольку пружина меньше деформируется при той же нагрузке или может обеспечивать большую силу в том же объёме. Превосходные высокотемпературные характеристики – важнейшее преимущество пружинной проволоки. Обычная пружинная сталь размягчается и разрушается при температуре в несколько сотен градусов Цельсия, в то время как пружины из сплава Ta-7.5W сохраняют свою эластичность и прочность в вакууме или инертной атмосфере при температуре примерно до 1600 °C. Он обладает превосходной стойкостью к ползучести, что означает, что он практически не подвергается пластической деформации при длительном воздействии высоких температур. Его исключительная коррозионная стойкость позволяет ему выдерживать воздействие большинства сильных кислот (таких как соляная, серная и азотная кислоты), сильных щелочей и жидких металлов. Это означает, что пружины из этого материала могут стабильно работать в экстремально агрессивных химических средах, не разрушаясь из-за коррозии и не загрязняя среду. Несмотря на высокую прочность, правильно обработанная проволока Ta-7,5W сохраняет хорошую вязкость и пластичность, что позволяет навивать из неё пружины сложной формы без разрушения и выдерживать многократное сжатие и растяжение.
Эта пружинная проволока Ta-7,5W не предназначена для обычного применения; её высокая стоимость обуславливает её использование только в высокотехнологичных областях, таких как: возвратные или компенсационные пружины в системах управления двигателями и высокотемпературных клапанах, а также в качестве уплотнительных или опорных элементов в компонентах, требующих пневматического нагрева. В оборудовании для травления и химического осаждения из газовой фазы (CVD) реакционная камера заполнена высококоррозионной плазмой и газами (такими как хлор и фтористый водород). Пружины из сплава Ta-7,5W используются для удержания пластин, привода клапанов или в качестве уплотнительных элементов; их коррозионная стойкость и высокотемпературная стабильность имеют решающее значение. Пружинные элементы, используемые в зажимах печей, опорах или передаточных механизмах, должны работать в течение длительного времени в условиях высокотемпературного вакуума без деформации. Они используются в прецизионных клапанах или регуляторах, подверженных воздействию высококоррозионных химических веществ. В ядерных реакторах они используются в некоторых измерительных или регулирующих устройствах, требующих стойкости к радиации и коррозии жидких металлов.
Производство высокопрочного сплава Ta-7,5W в виде нитей одинакового диаметра с гладкой поверхностью методами экструзии, волочения и другими технически чрезвычайно сложно и требует специального оборудования и технологических процессов. Высокая твёрдость сплава затрудняет холодную обработку, обычно требуя горячей намотки при определённых температурах. Требуется строгий контроль пресс-формы и технологического процесса. Витые пружины должны пройти точный вакуумный отжиг для устранения внутренних напряжений и предотвращения деформации вследствие релаксации напряжений при дальнейшем использовании. Регулировка упругости: оптимизация упругих свойств материалов путём управления процессом рекристаллизации и размером зерна.