Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам), страница 99

Дуговой разряд в этих случаях имеет достаточно высокую силу тока (1 > 1 кА), относительно низкие значения напряжения горения и катодного падения потенциала (< 20 В). Высокие значения б 2 плотности тока у поверхности катода (10 А/см ) и температуры газоразрлдной плазмы электрической дуги (до 50000 К) приводят к исключительно большим на- грузкам электродов. В отличие от самокалящихся электродов, электродные материалы в электронных приборах работают при температурах ниже 3000 К в условиях глубокого вакуума или в парах цезия, бария и других элементов.

При работе через электроды могут проходить электрические токи до 1 кА, возникать кратковременные перегревы и охлаждения, происходить контакт с материалами других узлов прибора. Электродные материалы в этих условиях должны обладать высокими эмиссионными свойствами, низкой упругостью пара, хорошей формоустойчивостью при высоких температурах и ударных нагрузках, быть химически нейтральными в отношении газов, выделяющихся в процессе работы прибора в целом. Высокие значения эрозионной стойкости, прочности при высоких температурах, комплекс теплофизических характеристик определяют широкое использование тугоплавких металлов в качестве основы электродных материалов различного назначения (табл.

7.80). В табл. 7.31 приведены основные материалы для высокотемпературных электродов [341 и области их применения. 7аблица 7.80. Оеневные кемнезиинн на веиеветуганлавкнх металлев яля прензвелства высекетемнературных злектредев разянчнеге назначения 12, Я 551 Тпбтиа 7.И. Осиеаиые материалы для выоиотемпературиых электродов и области их примеиенми [34[ Область применения Вольфрам: марок В4 (без присадок) марок ВА (с кремнещелочной и алюминиевой присадками) марок ВМ (с кремнещелочиой н торцевой присадками) марок ВТ7, ВТ10, ВТ1 5, ВТ50 (с присадкой диоксида тория) марок ВИ (с присадкой оксида итгрия) марок ВЛ (с присадкой оксида лантана) Молибден: марок МЧ (чистый, без присадок) марок МК (с кремнещелочной присадкой) марок МС (с присадкой кобальта) Реиий марок РЧ (без присадок) Тантал марок ТЧ (без присадок) и Т(до З Ъ11Ь) Сплавы: ВР-5 ВР-10, ВР-20 (вольфрама с рением) ВАР-5, ВР-10 (вольфрама с рением> легированные кремнещелочной и алюминиевой присадками) ВР10Т2, ВР20Т2 (вольфрама с рением, легированные присадкой диоксида торил) марок ВНБ (вольфрама с никелем и барием) МВ50 (молибдена с вольфрамом) МР50 (молибдена с рением) ТН-20, ТН-50, ТН-80 (тантала с ниобием) Электрические контакты, катоды некоторых типов газоразрядных приборов и других высокотемпературных деталей Спирали мощных и специальных ламп накаливания, катоды, подогреватели мощных электронных приборов и дру- Ф гие детали, работающие при температурах до 2900 С Спирали специальных ламп накаливания н другие детали, работающие цри температуре до 2100 С в условиях повышенных механических нагрузок (ударов и вибраций) Катоды электронных и газоразрядных приборов, крючки и пружины генераторных ламп и нерасходуемых сварочных электродов Нерасходуемые сварочные электроды, электроды импульсных приборов Нерасходуемые сварочные электроды и катоды плазматро- нов Катоды некоторых электровакуумных приборов, сеток и кернов спиральных подогревателей радиоламп, кериов спиралей и крючков ламп накаливания Карпы оксидных катодов некоторых газоразрядных приборов и друтих деталей, подвергающихся нагреву выше 1200 С Катоды электровакуумных приборов Катоды масс-спектрометров, злекЧэических коитакгов и других деталей Катоды прямого и косвенного накала, аноды и другие детали злектровакуумных приборов Прямоканальные катоды, подогреватели и сспм электронных приборов, требующих материала с большой прочностью при высоких температурах Прямоканальные катоды и подогреватели радиоламп, требующие материала с более высокой температурой рекристаллизацнн, чем сплавы марок ВР Катоды электронных приборов Электроды импульсных приборов и холодных катодов газоразрядных приборов Некоторые ттшы электродов, диаметр которых не менее 0,07 мм Высокотемпературные электроды, работающие в углерод- содержащих средах Электроды, в которых тантал можно заменить на его сплавы с ниобием В табл.

7.82, 7.83 приведены составы и механические свойства некоторых славов тугоплавких металлов, применяемых для изготовления высокотемпературных электро- дов различного назначения, Таблы!а 7.82. Сеставы еилавев тугеилааиих металлев !34) П р и м е ч я н и е. Сплавы вольфрама марок ВАР и ВАМ дополнительно легируют кремнещелочной и атоминиевой присадками (< 1 % (мас.)). Таблица 7.83. Влияние температуры етжига на механические свойства преаелекн дияметрем 0,1 мм из еилявеа тугеиляаиих металлеа ~34) О ~,, С е„МПа е„МПа ВТ15 ВА ВАР5 1650 750 МР50 ВР5 11-13 1650 1450 Диаметр проволоки 0,15 мм. 553 1 750 1950 2154 1750 1950 2150 1750 1950 2400 2200 1350 1900 1350 1690 1300 1750 1,5-2,0 2 2 5-7 7-10 19-20 12-14 2-4 1300 1450 1300 1450 2400 1 650 1650 1,5 1,5 1,5 12-14 3-11 7.12. Деформированные заэвтектические сил~мины Среди многообразия алюминиевых конструкционных сплавов, применяемых в самых различных отраслях машиностроения, в последнее время пристальное внимание привлекают сплавы системы А1-Я с концентрацией кремния значительно выше эвтектнческой.

Эти, как правило, литейные сплавы содержат 17-25 % 81 и ряд других легнрующих элементов (Си, Х1, Т1 и др.). Заэвтектические силумины обладают всеми положительными свойствами алюминиевых сплавов — малой плотностью при удовлетворительной прочности и высокой коррозионной стойкосп ю; они немагнитны, хорошо свариваются и склеиваются, сохраняют прочность и пластичность при пониженных, вплоть до криогенных, температурах. В то же время заэвтектические силумины имеют ряд специфических свойств, которые отличают их от обычных алюминиевых сплавов: пониженный коэффициент термического расширения, высокий модуль упругости, повышенная износостойкость в трущихся парах и другие, важные в практическом отношении ха- рактернстики.

Заэвтектические силумины можно рассматривать в качестве естественных ком- позиционных материалов, имеющих двухфазную структуру, состоящую из пластичной эвтектической матрицы и хрупких первичных кристаллов кремния размером ~ 150 мкм, а также кристаллов алюминндов железа, титана и циркония. Как правило, изделия из заэвтектических силуминов получают методами фасонного литья нли жидкой штамповки, так как они имеют пониженную пластичность вследствие фор- мирования крупных кристаллов первичного кремния, распределенных в матричной структуре сплава. Чтобы перейти к классической схеме производства деформированных цолуфабрнкатов через слиток непрерывного литья„необходимо было измельчить избыточные (первнчные) кристаллы кремния до размеров, позволяющих повысить технологическую пластичность силумина.

Традиционными методами модифицирования структуры заэвтектических силуминов и измельчения первичных кристаллов кремния путем введения в шихту небольших добавок фосфора (~ 0,1 %) удавалось уменьшить размеры первичных кристаллов кремния до 100 мкм и менее 1391. Это позволяло получать отливки с удовлетворительной пластичностью (Ь '.~ 2,0 %), однако для формирования слитков методом непрерывного литья такой пластичности б ыло недостаточно Новая технология представляла собой комплексную модифицирующую обработку расплава — введение модификатора лигатурой А1-Ре — Р или Си — Р и ультразвуковую обработку потока расплава, поступающего в крнсталлизатор непрерывного литья (рис.

7.6) 1241. Достигаемое при этом измельчение структуры слитка и повышение его пластичности (Ь > 3 М) обеспечивало не только отливку слитков без трещин, но и последующее их деформирование методами штамповки и горячего прессования. 554 Рнс. 7.6. Влияние комплексной модифицирующей обработки расплава иа изменение структуры слитка диаметром 112 мм зазвтектнческого силумина марки 01390. х 100: а — структура немолнфнцнрованного слнгка; б — структура после комплексного молнфнпнроввннв с прнмененнем улътразвуковой обработки потока расплава Применительно к зтой технологической схеме получения деформированных полуфабрикатов были разработаны и паспортизированы три марки деформируемых заэвтектических силуминов 18, 491. Это не уцрочняемые термической обработкой сплавы 01390 и 01391 и упрочняемый путем закалки н старении сплав 01392 (табл.

7.84). Сплавы 01390 н О! 392 получали простым синтезом алюминия с кремнием. Для сплава 0139! использовали более дешевый метод — разбавление алюминием высококремнистой лигатуры АК90 (А!-40% 8!) производства Запорожского алюминиевого комбината, получаемой в дуговой печи способом углетермического восстановления дешевого местного сырья (нефелинов, алунитов, каолинов и др.). Таблица 7.84. Химический состав деформироааииыл заэвтегггичесних силуминов (остальиее А1), % (мне.) Исследования паспортных характеристик завэтектнческих силуминов 01390, 01391 и 01392 18, 491 показали, что зти сплавы не теряют механических свойств прн понижено ных температурах (до — 70 С), что очень важно при применении деформированных полуфабрикатов из ннх (трубы и др.) в условиях Крайнего Севера. 555 Заэвтетектические силумины имеют высокую коррозионную стойкость в среде сероводорода, при испытании на питинговую и общую коррозию в атмосфере, а также на коррозионное растрескивание (табл.

7,85). Они прекрасно свариваютсл методами аргоннодуговой и точечной сварки. По характеристикам свариваемости (горячеломкость, прочность, угол загиба и др.) силумины превосходят один нз лучших свариваемых алюминиевых сплавов Амгб (табл. 7.86). Заэвтектические силумины подвергают аноднрованию с получением темно-серого цвета с толщиной пленки 16 — 20 мкм.

Таблица 7.85. Коррозиоииая стойкость зазатектичеекиз силуминов 61396, 91391 и 913И После испытаний на коррознонное растрескнаанне. Таблица 7.8б, Показатели еаяриааемаети заэатектичееких силуминов 91399, 91391 и 913И и сплава АМгб Физические и механические свойства деформированных заэвтектических силуминов 01390, 01391 и 01392 в сравнении со свойствами малолегированного апоминиевого сплава АДЗ! (система А1-М8-Я) и литейного доэвтектического сплава АЛ9 средней прочности (система А1-Б! — М8) представлены в табл.

7.87. Как следует из таблицы, заэвтектические силумины по ряду характеристик выгодно отличаются как от малолегированных деформируемых алюминиевых сплавов типа АД31, так и от литейных алюминиевых сплавов типа АЛ9. Таблица 187, Физические и механические свойства герячеирсссоваииых прутков из сплавая 01390, 01391, 01392, АД31 и фасеииых отливок из силумина марки АЛ9 Структура заэвтектических силуминов с дисперсными включениями первичных кристаллов кремния может обеспечить прекрасную работу на износ, причем эта износостойкость обратно пропорциональна размерам кристаллов кремния. Ниже приведены данные, характеризующие влияние размеров первичных кристаллов кремния в заэвтектических силуминах (15-20 % 81) на износ пары трения силумин— чутун при абразивном изнашивании [391: Размер крнстаплов 81, мкм Износ, мг/ч: 14,8 18,8 22,4 52,0 88,6 155 0,30 0,32 0,31 0,37 0,37 0,39 1,25 1,55 1,34 1,84 1,95 2,24 силумина .