Тантал ТАВ 10

Современное производство активно использует тантал ТАВ 10. Его применение оправдало себя в решении разного рода задач, начиная от радиоаппаратуры и заканчивая ядерной энергетикой. И это происходит несмотря на высокую стоимость тантала, которая на июнь 2017 года составляет 530 долларов за килограмм.

Так что же послужило причиной такой популярности танталового сплава ТАВ 10? Какие свойства позволили ему сделать это? 

Химический состав и расшифровка

Танталовый сплав ТАВ 10 представляет собой тугоплавкое соединение на основе тантала и вольфрама. Последнего в сплаве содержится около 10%, тантала 89%, остальное – это примеси углерода (0,0015%), кислорода (0,0045%) и азота (0,0015%), которые попадают в сплав ввиду несовершенства технологий плавки.

Тантал – серый блестящий металл. Содержание в земной коре порядка 0,0002%. Тантал плавится при температуре 3000 ºС. В природе встречается только в виде соединений с ниобием. Устойчив к воздействию щелочей и кислот, кроме азотной и фтористоводородной.

Вольфрам – серовато-белый металл. Температура плавления 3410 ºС. Распространенность в земной коре 0,0001%. Плотность 19300 кг\м3. В естественных условиях содержится только как соль вольфрамовой кислоты. Не взаимодействует с воздухом и водой. При нагревании активно вступает в реакцию с кислородом, азотом и серой. Растворяется в царской водке, азотной кислоте и расплавленных щелочах.

Физические и механические свойства

Танталовый сплав имеет высокое значение теплопроводности, которое колеблется в зависимости от значения температуры окружающей среды в пределах 0,13-0,20 кал/см с К. Жаропрочен. Сохраняет свои свойства при температурах свыше 2700 ºС.

Механические характеристики ТАВ 10 сильно зависят от типа выплавки. Это связано с тем, что каждый способ по-разному влияет на степень засорения тантала. Существует 2 их основные разновидности:

• Выплавка в электро-лучевой печи. Такой сплав обладает твердостью до 190 кг\мм2, пределом прочности 64 МПа и пределом текучести 68 МПа. ТАВ 10 достаточно пластичен: относительное удлинение 27-30%, модуль упругости 16500-18800 кг\мм2.
• Выплавка в дуговой печи. Танталовый сплав, полученный данным способом, отличается более высоким значением предела прочности (96 МПа) и твердости (230 кг\мм2). Пластичность же его чуть ниже: относительное удлинение 22-25%.

Для уменьшения внутренних напряжений, полученных во время плавки, ТАВ 10 подвергают термической обработке. Как правило, для этого применяют высокотемпературный отжиг (1500 С).

Также танталовые сплавы получают методом порошковой металлургии. Спекание происходит в специальных печах при температуре свыше 3000 С и в инертной среде водорода.

Технологические свойства

Все вышеперечисленные механические характеристики делают танталовый сплав ТАВ 10 хорошим материалом с точки зрения обработки давлением. Из тантала изготавливают различные типы проката: проволока, тонкостенные трубы и прочее. Современные компании имеют возможность производить танталовую фольгу толщиной меньше 0,2 мм.

ТАВ 10 относится к первой группе свариваемости. Сварные швы получаются плотными и без значительных потерь в прочности. При этом процесс сварки не требует предварительной подготовки: прогрева поверхности сплава и последующей термообработки. Сварка осуществляется аргонно-дуговым способом.

Химические свойства

Танталовый сплав отличается высокой устойчивостью к воздействию агрессивных сред. ТАВ 10 так же, как и чистый тантал, не растворяется в кислотах, не вступает в химические реакции с жидкими щелочными металлами. Окисляется только при температуре свыше 260 ºС.

Танталовый сплав известен своей биологической инертностью по отношению к живым тканям. Не провоцирует отторжение организмом и не создает благоприятные условия для развития бактерий.

Применение

Современные компании использую танталовые сплавы для решения следующих производственных задач:

• Изготовление теплообменников термоядерных реакторов. Причина этого – устойчивость к перегретым парам цезия.
• Компании химической промышленности применяют его при проектировании коррозионно-устойчивой аппаратуры.
• В медицине применяется для изготовления элементов крепежа тканей, костей и нервов, а также материалом для производства имплантантов. Использование сплава в данной отрасли становится все шире и шире. Так, торговая компания «Zimmer», специализировавшаяся на изготовлении танталовых зубных протезов, за последние 10 лет увеличила свой оборот в 2 раза.
• В военной промышленности танталовыми сплавами обогащают облицовку кумулятивных снарядов. По оценке специалистов пробивная способность таких боеприпасов увеличивается на 32%.
• В металлургии из ТАВ 10 изготавливают тигли для плавильных печей редкоземельных металлов, таких как иттрия и скандия.