Молибденовые сплавы MoW, MoLa и другие

Недостатками молибдена как конструкционного металла является окисляемость при температурах выше 500 - 700 ^оС и недостаточная жаропрочность для применения в условиях экстремально высоких температур и длительных нагрузок. Легирование молибдена практически не помогает устранить первый недостаток, но позволяет существенно повысить температуру рекристаллизации, прочность и сопротивление ползучести при высоких температурах, а при дисперсном упрочнении, например, оксидом лантана, повысить жаропрочность и улучшить пластические свойства (снизить порог хрупкости). 

Программа производства изделия из легированного молибдена:

1. Лист горячекатаный из молибдено-вольфрамового сплава МВ-МП.
2. Заготовки экструдированные, механически обработанные из
   молибдено-вольфрамового сплава МВ-2-МП.
3. Тигли из молибдено-вольфрамового сплава.
4. Изделия из молибдена, вольфрама и их сплавов для высокотемпературных печей.
5. Изделия из молибдено-вольфрамового сплава МВ10-МП для распыляемых мишеней.
6. Прокат и изделия из молибдена лантанированного МЛ-МП, МЛ-МП-Р.
7. Заготовки из материала МВД-2-МП. 
8. Механически обработанные заготовки из молибденового сплава МИт-МП.

1. ЛИСТ ГОРЯЧЕКАТАНЫЙ ИЗ МОЛИБДЕНО-ВОЛЬФРАМОВОГО СПЛАВА МВ-МП

Применение

Упрочненный в результате образования твердого раствора с вольфрамом  молибденовый сплав МВ  (номинальный состав в массовых процентах: Mo70%, W30%, содержание легирующего компонента ± 2%) обладает в сравнении с молибденом повышенными температурой рекристаллизации (до 1200 ^оС при степени деформации 90%), высокотемпературной прочностью, сопротивлением коррозии и крипу (ползучести при повышенных температурах).

Листовой прокат из сплава МВ применяется для изготовления оснастки высокотемпературных печей, электродов силовых полупроводниковых приборов и других целей. 

Размеры листов из сплава МВ-МП

Толщина, мм	Ширина, мм	Длина, мм
0,8-0,9	От 30 до 300	От 80 до 1000
1,0-3,0	До 500	До 1000
3,1-15	До 500	До 1000

Листы поставляются в отожженном для снятия внутренних напряжений состоянии, с контролируемой  микроструктурой.  

Гарантированные механические свойства листов при комнатной температуре

Толщина листов, мм	Предел прочности σв, Н/мм2 (кгс/мм2), не менее	δ, %, не менее
	Свойства листов в поперечном направлении прокатки
0,8-0,9	830 (85)	8
1,0-3,0	780 (80)	8
3,1-6,0	780 (80)	6

Механические свойства малогабаритных листов (ширина до 110 мм, длина до 250 мм)
определяется по соглашению с заказчиком.

2. ЭКСТРУДИРОВАННЫЕ ЗАГОТОВКИ ИЗ СПЛАВА МВ-2-МП  

Применение

Изделия из упрочненного молибдено-вольфрамового сплава МВ-2-МП используются для изготовления деталей, работающих в сложно нагруженных условиях при повышенных температурах (до 2100 ^оС).

Производство заготовок осуществляется методом порошковой металлургии при технологическом сопровождении специалистов Центрального научно-исследовательского института материалов   (ОАО «ЦНИИМ»)  и Института порошковой металлургии Центрального научно-исследовательского института черной металлургии (ИПМ ФГУП «ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина»). 

Размеры заготовок

Механически обработанные заготовки выпускаются:
     круглой формы диаметрами Ø 36, 53 и
     прямоугольной формы сечением 64х46 длиной не менее  350 мм.
Шероховатость поверхностей механически обработанных изделий не более 6,3 мкм
По согласованным пожеланиям заказчика изготавливаются изделия других размеров.
Заготовки поставляются термообработанными, с контролируемой микроструктурой и механическими свойствами.  

Гарантированные механические свойства экструдированных заготовок МВ-2-МП

Размеры, форма, мм	Вариант ТО *	Тип образца**	Механические свойства (не менее) при температуре испытания
			20о С		150о С		1800о С
			σв, МПа	δ, %	σв, МПа	δ, %	σв, МПа	δ, %
64х46	А	продольный	650	5,0	Н.д.	Н.д.	50	5,0
		поперечный	500	1,0	500	2,0	50	5,0
	В	продольный	500	5,0	Н.д.	Н.д.	45	5,0
		поперечный	450	2,0	450	2,0	45	5,0
Ø 53	А	продольный	650	5,0	Н.д.	Н.д.	50	5,0
		поперечный	500	0	500***	2,0***	50***	5,0***
Ø 36	В	продольный	500	5,0	Н.д.	Н.д.	45	5,0
		поперечный	450	0	450***	2,0***	45***	5,0***

Примечания:

* Вариант термообработки

А – при 1300 ^оС

В – при 1400 ^о С

** Тип образца:
продольный, поперечный – направление вырезки образца относительно направления экструзии.

*** свойства не определяются, гарантируются технологией

Н.д. – свойства не определяются

При относительном удлинении δ ≥ 2% стабильно реализуется условный предел текучести σ_0,2 материала.
Типичные значения механических свойств превышают на 15-35 % гарантированные параметры.

Примеры фактических характеристик экструдированных и отожженных (для снятия внутренних напряжений) прутков из сплава МВ-2-М  при комнатной температуре и 1800 ^оС

d , мм *	ε , %  * *	σв, МПа	δ, %	σв, МПа	δ, %
		20о С		1800о С
53	75	760	11,8	57,6 / 54,8	22,6 / 14,0
36	79	790	16,0	62,0 / 61,2	24,0 / 14,0

Примечание:
* диаметр прутка
** степень деформации

Показатели через дробь (/): в числителе приведены данные, полученные при испытании  продольных образцов, в знаменателе – поперечных образцов.

3. ТИГЛИ ТМВ30-МП ИЗ МОЛИБДЕНО-ВОЛЬФРАМОВОГО СПЛАВА  

Применение

Молибдено-вольфрамовый сплав МВ30, упрочненный твердо растворенным вольфрамом, обладает повышенной высокотемпературной прочностью и сопротивлением ползучестив сравнении с молибденом и лучшей машинной обрабатываемостью в сравнении с вольфрамом.

Тигли ТМВ30-МП из спеченного и кованого молибдено-вольфрамового сплава применяются преимущественно для плавления корунда в технологии выращивания высокочистых монокристаллов сапфиров.  

Химический состав тиглей

Молибден – основа, вольфрам 28-32%. Сплав может быть дополнительно упрочнен добавками B, Hf, Y, Zr, C.

Форма и размеры

Тигли изготавливаются в соответствии с чертежами. Форма и размеры согласовывается с пожеланиями заказчиков. Шероховатость поверхности механически обработанных тиглей Rz 6,3 не более.

 

Плотность тиглей:
Тигли спеченные ТМВ30-МП – не менее 10,9 г/см³
Тигли кованые ТМВ30-МП – не менее 11,2 г/см³

Рекомендации по эксплуатации и хранению тиглей.

Рекомендации по эксплуатации, транспортировке и хранению тиглей Вы можете посмотреть в разделе Вольфрам. Вольфрамовые тигли

 

 

4. ИЗДЕЛИЯ ИЗ МОЛИБДЕНА, ВОЛЬФРАМА И ИХ СПЛАВОВ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПЕЧЕЙ 

Применение

Изделия из молибдена, вольфрама В-МП,  молибденовых сплавов МВ30-МП (MoW30), МЛ-МП применяются для оснастки вакуумных и водородных печей, тепловых узлов установок по выплавке кварцевого стекла и выращивания монокристаллов сапфиров, печей отжига уранового топлива в производстве ТВЭЛов, изготовления деталей высокотемпературных теплообменников, термоэлектрических преобразователей и др. приборов, работающих при высоких температурах.

Способ изготовления, форма

Изделия изготавливаются в спеченном виде или из деформированных (ковкой, прокаткой) заготовок (листов, пластин, поковок, прутков) по чертежам (эскизам) заказчиков или заданных потребителем способу производству, геометрических размеров и допусков на размеры и шероховатость поверхности.

Изделия производятся простой формы: механически обработанные диски, пластины, кольца, плиты, подставки, пяты, прутки, электроды или сложной формы: тепловые экраны, нагреватели, лодочки, крепежные детали и т.п. Дополнительные требования к характеристикам изделий устанавливаются по согласованным пожеланиям заказчиков.

Рекомендации по эксплуатации

Тепловые экраны и другие изделия, используемые в вакуумных печах у потребителя, рекомендуется перед началом эксплуатации подвергнуть отжигу в вакууме р<10^-4 мм.рт.ст (тор) по следующему режиму:

•   yfuhtdнагрев до температуры 1000 ^оС в течение не менее 3 часов,
• выдержка при температуре приблизительно 1000 ^оС не менее 1 часа,
• нагрев до температуры 1400-1500 ^оС в течение не менее 1 часа,
• выдержка при температуре 1400-1500 ^оС не менее 1часа,
• нагрев до температуры 2000-2200 ^оС в течение не менее 1 часа,
• выдержка при температуре 2000-2200 ^оС не менее 1часа,
• охлаждение изделий в печи.

 При эксплуатации рекомендуется не подвергать изделия ударам.

5. ИЗДЕЛИЯ ИЗ МОЛИБДЕНО-ВОЛЬФРАМОВОГО СПЛАВА МВ10-МП ДЛЯ РАСПЫЛЯЕМЫХ МИШЕНЕЙ

Применение

Изделия из молибдено-вольфрамового сплава МВ10-МП (MoW10) применяются в качестве распыляемых мишеней в технологиях тонких пленок при производстве электронных компонентов, иных функциональных покрытий, а также для изготовления элементов оснастки высокотемпературных вакуумных и водородных печей. 

Гарантированный химический состав изделий МВ10-МП 99,95%

Элемент	Массовая доля
Mo+W	99,95% не менее
W	(10,0 ± 1,0) %
Примеси, мкг/г (ppm), не более
Fe	100
Al	50
Ni	50
Si	100
Сумма металлических примесей	500
C	100
O	70
N	50

По согласованным пожеланиям заказчика могут быть установлены другие требования к химическому составу изделий.

Форма и размеры изделий

Изделия выпускаются в виде механически обработанных пластин, дисков, колец, цилиндров (прутков) простой и сложной формы.

Форма и размеры изделий, характеристики поверхности устанавливаются на согласованных с заказчиком чертежах (эскизах).

6. ПРОКАТ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ МОЛИБДЕНА ЛАНТАНИРОВАННОГО МЛ-МП, МЛ-МП-Р

Применение

В конце 90 годов в зарубежных странах получил признание и широкое распространение дисперсно-упрочненный оксидом лантана молибденовый сплав, так называемый ODS-Mo. ПОЛЕМА выпускает сплав данного типа марки МЛ-МП (лантанированный молибден).

ODS-Moрекомендуется как более стойкий материал, замещающий другие молибденовые сплавы в ряде областей для эксплуатации при повышенных (1600-1800 ^оС и более) температурах:

• электротехника: нагреватели, тепловые экраны, элементы прерывателей электрических цепей и элементы ламп накаливания;

• атомная энергетика и силовые системы: устойчивые к крипу лодочки для спекания ядерного топлива, высокотемпературные пружины, высокотемпературные теплообменники, лопатки и направляющие устройства циклических турбин;

• ракетно-космическая отрасль: детали сопловых аппаратов, транспортных высокоскоростных двигателей,  камеры сгорания ракет;

и др. области.

Введенный в систему и обволакивающий молибденовые зерна оксид лантана служит барьером перемещения дислокаций в процессе деформации, благодаря чему структура сплава стабилизируется, обеспечивается при тонком размере зерна прочность и сопротивление крипу при высоких температурах. Другие известные, например, упрочненные карбидами титана и циркония  промышленные сплавы типа  Мо-TZM (Mo-0,5Ti-0,08Zr, 0,01-0,04Cмасс.%) и Mo-TZC (Mo-1,2Ti-0,3Zr, 0,25Cмасс.%) менее стабильны, т.к. при высоких температурах карбидная фаза огрубляется или растворяется в молибденовой матрице.

Дисперсно-упрочненный оксидом лантана молибденовый сплав имеет следующие преимущества в сравнении с молибденом: существенно более низкий порог хладноломкости в отожженном (при снятом внутреннем напряжении) состоянии, более высокая прочность при комнатной температуре, высокая пластичность в рекристаллизованном состоянии, высокая, более чем 1,6 раза выше прочность  при  1600 ^оС  и существенно более высокое (на порядок выше) сопротивление деформации при испытаниях на длительную прочность при  1800 ^оС в сравнении с нелегированным, полученным дуговой плавкой или методом ПМ молибденом.

По согласованию между изготовителем и потребителем прокат и изделия поставляют в рекристаллизованном состоянии. При этом после обозначения марки указывают букву Р или слово “рекристаллизованный“.  

 

Гарантированный химический состав проката и изделий из лантанированного молибдена
марки МЛ-МП, МЛ-МП-Р
 

Элемент	Массовая доля
Mo	основа
La	0,38-0,52 % *
Примеси, мкг/г (ppm), не более
Fe	100
Al	30
Ni	50
Si	50
Mg	20
Na	30
K	80
Ca	40
W	130
Сумма металлических примесей	500
C	100

* Примечание – Массовая доля лантана La 0,38-0,52 % соответствует массовой доле оксида лантана La₂О₃ 0,50 (+0,11/-0,05)%

Форма и  размеры изделий

Изделия из МЛ-МП выпускаются в виде катаных листов, пластин, плит, дисков, кованых прутков,  лодочек, экранов, элементов нагревателей.

Листовой прокат выпускается толщиной от 0,5 мм.

Гарантированные допуски на размеры и качество поверхности проката:

толщина  ± 0,10 %;

ширина ± 0,8 мм (для листов с механически обработанными кромками);

длина ± 1,6 мм на 304,8 мм длины;

шероховатость фрезерованной или обточенной поверхности не более 40.

Конкретные размеры и допуски по толщине, ширине, длине проката,  кованых заготовок или механически обработанных изделий, включая требования к шероховатости поверхности, устанавливается в соответствии с согласованными пожеланиями заказчиков. Если неоговорено иное, шероховатость фрезерованной или обточенной поверхности не более  R_z40.

Изделия сложной формы выпускаются по чертежам. 

Механические свойства листового проката МЛ-МП

Толщина, мм	Временное сопротивление σв, Н/мм2 (кгс/ мм2)	Относительное удлинение δ, %
	Не менее
От 1,0 до 2,0 мм включительно	690 (70)	5
> 2,0 до 4,0 мм включительно	690 (70)	10
> 4,0 до 6,0 мм включительно	640 (65)	8

Листы толщиной менее 1 мм испытываются на изгиб при угле изгиба не менее 90^о .

Для материала, поставляемого в рекристаллизованном состоянии, механические свойства не нормируются и не определяются, испытания на изгиб не проводятся

Примеры фактических характеристик листового проката и кованых прутков МЛ-МП

Материал	Температура испытания, оС	Временное сопротивление  σв,  кгс/ мм2	Относительное удлинение  δ, %
Лист МЛ-МП 2,0-3,0	20	88-98	10-12
Пруток МЛ-МП Ø 9,5	20	74-75	30-35
Пруток МЛ-МП Ø 20	1400	8,2-9,0	31-39
	1800	6,3	9,2

Дисперсно-упрочненный оксидом лантана материал МЛ-МП имеет отличную стойкость к ползучести. Ресурс работы в качестве экранов и нагревателей печей сопротивления более, чем в два раза превышает срок службы оснастки из чистого молибдена. Материал сохраняет волокнистую структуру при длительной эксплуатации при повышенных температурах. При этом элементы нагревателя и экранов из листа 0,4-0,5 мм в рекристаллизованном состоянии сохраняют пластичность при комнатной температуре 

7. ЗАГОТОВКИ ИЗ МАТЕРИАЛА МВД-2-МП 

Производство заготовок осуществляется методом порошковой металлургии при технологическом сопровождении специалистов Института порошковой металлургии Центрального научно-исследовательского института черной металлургии (ИПМ ФГУП «ЦНИИЧермет им. И.П.  Бардина»). 

Применение

Композиционный материал на основе молибдено-вольфрамового сплава, пропитанного медью, обладает высокотемпературной прочностью и сопротивлением газовой эрозии. Применяется для изготовления деталей новой техники, работающих в условиях повышенных температур и динамических нагрузок. 

Характеристики материала

В настоящее время из материала МВД-2-МП производят механически обработанные заготовки цилиндрической формы диаметром 50, 70 мм. По согласованным пожеланиям заказчика могут быть изготовлены по чертежам изделия другой формы и размеров.

Плотность заготовок после пропитки спеченного каркаса не менее 11,0 г/см³. 

8. ЗАГОТОВКИ ИЗ МОЛИБДЕНОВОГО СПЛАВА МИт-МП 

Производство заготовок осуществляется методом порошковой металлургии при технологическом сопровождении специалистов Института порошковой металлургии Центрального научно-исследовательского института черной металлургии (ИПМ ФГУП «ЦНИИЧермет им. И.П.  Бардина»). 

Применение

Дисперсно упрочненный деформированный молибденовый сплав МИт-МП предназначен для изготовления деталей, работающих длительное время при повышенных температурах. 

Характеристики материала

В настоящее время механически обработанные заготовки из сплава МИт-МП производят в виде прутка диаметром 65 мм длиной не менее 310 мми диаметром 90 мм длиной не менее 230 мм. Шероховатость поверхности не более 6,3 мкм. По согласованным пожеланиям заказчика могут быть изготовлены по чертежу изделия других размеров. 

В изделиях контролируется микроструктура на оптическом микроскопе и отсутствие внутренних дефектов ультразвуковым методом. 

Гарантированные механические свойства изделий
 

Материал	Механические свойства в продольном направлении заготовок, не менее, при температуре, оС
	20		1800
	σв, Н/мм2 (кгс/ мм2)	δ, %	σв, Н/мм2 (кгс/ мм2)	δ, %
МИт-МП	500 (51)	8,0	27,0 (2,75)	20