ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

ЦИРКОНИЙ


 
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54

Обзор сплавов рения

В статье приводится обзор сплавов на основе рения. Рассмотрены основные марки, их свойства, химический состав и применение.

Рениевые сплавы имеют чрезвычайно важное значение для современной промышленности, особенно для новых и стратегических отраслей: микроэлектроники, аэрокосмонавтики, нефтехимии. Уникальные свойства рения Re (температура плавления 3177°С, кипения – 5627°С, твёрдость по Виккерсу – до 7840 МПа, модуль упругости при 298К – 470 ГПа), позволяют создавать с его использованием, так называемые, суперсплавы, физико-химические характеристики которых заметно превосходят параметры других тугоплавких сплавов и индивидуальных металлов.

Сплавам рения свойственны:

  • физическая стабильность при температурах свыше 1800-2000°С;
  • коррозионная устойчивость в агрессивных средах;
  • стойкость к охрупчиванию и усталости в условиях термического нагружения;
  • низкая склонность к испарению;
  • кислотоупорность;
  • твёрдость и пластичность;
  • вибропрочность, формоустойчивость, износостойкость;
  • повышенное удельное электросопротивление;
  • хорошая свариваемость.

Из сплавов рения делают специальные детали, которые способны дольше других работать в экстремальных условиях эксплуатации. В качестве примеров можно назвать:

  • элементы ответственных конструкций сверхзвуковой авиационной и ракетно-космической техники (сопла, носовые насадки, лопатки газовых турбин и т.п.);
  • катализаторы риформинга, используемые при производстве высокооктанового бензина;
  • электроды термопар ядерных реакторов для измерения температур до 2000°С и более;
  • нити накаливания для вакуумных ламп, аноды генераторных ламп;
  • ёмкости для перевозки соляной кислоты и многое другое.

Термопары с электродами из сплава ВР

Рисунок 1. Термопары с электродами из сплава ВР

Генераторные лампы с анодами из рения

Рисунок 2. Генераторные лампы с анодами из рения

На сегодняшний день известны и широко используются сплавы рения с вольфрамом (W), молибденом (Mo), вольфрамом и молибденом, никелем (Ni), танталом (Ta), платиной (Pt), родием (Rh), осмием (Os) и рядом других металлов. Наибольшее распространение в плане масштабов производства получили парные и мультикомпонентные сплавы рения с молибденом (МР), вольфрамом (ВР), платиной, никелем.

Молибден-рениевый сплав

Одним из наиболее востребованных представителей системы молибден-рений выступает группа сплавов на основе молибдено-рениевого порошка МР-47 (Mo-Re47), представленная двумя марками МР-47 ВП и МР-47 ЗВП. Число 47 в марке указывает на процентное соотношение рения в сплаве, а литеры «В» и «П» – вакуумная плавка.

Продукция

Марка МР-47 – молибдено-рениевый порошок (ТУ 48-19-316-92). Под маркой МР-47 ВП выпускают слитки, штабники, заготовки и полуфабрикаты различного назначения (по ТУ 48-19-250-77), фольгу (ТУ 48-1-271-77), прутки и проволоку (ТУ 48-19-254-77). Марка МР-47 3ВП используется для изготовления проволоки (по ТУ 48-19-228-76) диаметром 60-3000 мкм и длиной от 2 до 500 метров.

Трубы из сплава молибден-рений

Рисунок 3. Трубы из сплава молибден-рений

Химический состав

  • Марка МР-47 – Mo (основа) более 50%, Re – 42-47%, примеси: O (0,009%), N(0,001%), H (0,01%).
  • Марка МР-47 ВП – Mo (основа) более 50%, Re – 42-47%, примеси: N (0,002%), O (0,009%), H (0,001%), Sn, Pb, P, As (суммарно до 0,005%), Fe, Al, Cu, Mg, Ca, Zn (суммарно не более 0,04%).
  • Марка МР-47 3ВП – Mo (основа) более 50%, Re – 42-47%, примеси: N (0,002%), O (0,005%), H (0,0007%), Sn, Pb, P, As (суммарно до 0,005%), Fe, Al, Cu, Mg, Ca, Zn (суммарно не более 0,05%).

Свойства

  • Рабочая температура – 0-500°С.
  • Температура плавления – 2500°С.
  • Температура рекристаллизации – 1350-1400°С.
  • Плотность: 15,296 г/см3.

Применение

Из молибден-рениевых полуфабрикатов производят детали электронных и электротехнических устройств различного назначения, упругие элементы (пружины, спирали и т.п.) электровакуумных приборов и т.п.

Одним из наиболее востребованных представителей системы молибден-рений выступает группа сплавов на основе молибдено-рениевого порошка МР-47 (Mo-Re47), представленная двумя марками МР-47 ВП и МР-47 ЗВП. Число 47 в марке указывает на процентное соотношение рения в сплаве, а литеры «В» и «П» – вакуумная плавка.

Вольфрам-рениевый сплав

Сплав вольфрама (температура плавления 3410°С) с рением – это один из самых жаропрочных и износоустойчивых материалов на сегодняшний день. Основные марки сплава: ВР5, ВР20, ВР27, ВР-27ВП. Цифры в маркировке указывают на процентное содержание рения. Литеры «ВП» обозначают, что при производстве материала использовалась вакуумная плавка. Другие марки: ВАР-5 (W – 94,25-95,75%, Re – 4,25-5,75%), ВАР-5-АП ВР-20-А, ВР-20-Б, ВР-20-В, ВР-20-Г, ВР-27ЗВП.

Продукция

Марки ВР5 и ВР20 используются для производства термопарной проволоки (ТУ 11-75). Под маркой ВР27 выпускается фольга, полосы (ТУ 48-19-270-85), проволока (ТУ 48-19-190). Марка ВР-27ВП – пруток (ТУ 48-19-190-82).

Проволока из сплава вольфрам-рений

Рисунок 4. Проволока из сплава вольфрам-рений

Химический состав основных марок

  • Марки ВР5 и ВР20 – W (основа), Re 5 (±0,5)% и 20 (±0,5)% соответственно, примеси не более 0,1%.
  • Марка ВР27 – W (основа) 70-76%, Re 24-30%, примеси Mo, Fe, Cu, Mg, Al, As, Ti, Mn, Si, Nb, S, P, Ca, Zn суммарно не более 0,06%.
  • Марка ВР-27ВП – W (основа) 70-76%, Re 24-30%, примеси Al, Fe, Ni, Ca, Mg суммарно не более 0,05%. В пределах этого объема допускается использование присадок высокотемпературных оксидов алюминия (Al2O3), калия (K2O), натрия (Na2O).

Свойства

  • Устойчивость к высокотемпературной коррозии.
  • Жаростойкость, тугоплавкость, пластичность.
  • Хорошие показатели упругости проволоки (до 38 000 кг/мм2) при высоких температурах от 0°С до 2500°С.
  • Стабильность физических характеристик при работе в газообразных средах (гелий, сухой азот, аргон, водород).

Применение

Прутки и проволоку используют для производства жаропрочных пружин, сеток, контактов, подогревателей и катодов для электронных приборов, нагревателей высокотемпературных вакуумных печей, в том числе, работающих в среде инертных газов, трубчатые оболочки тепловыделяющих элементов атомных станций. Из вольфрамо-рениевой проволоки делают термоэлектрические преобразователи (термопары) без покрытия для измерения температуры до 1800°С и с покрытием, для температур до 2500°С в твердых и газообразных средах. В неокислительной среде специальные термопары из сплава вольфрама с рением способны работать с температурами до 2750°С, а кратковременно – до 3000°С.

Сплав рений-вольфрам-молибден

Наряду с парными сплавами в промышленности используют мультикомпонентные (тройные) сплавы рения с вольфрамом и молибденом. Наиболее известным представителем системы Re-Mo-W, является сплав на основе вольфрама марки МВР27 ВП с содержанием рения ~ 27%, получаемый методом вакуумного сплавления металлических порошков. Рениевый эффект обеспечивает сплаву оптимальную пластичность и жаропрочность в высокотемпературной среде.

Продукция

Из сплава марки МВР27 ВП производят полуфабрикаты в виде прутка, полос, листов или кругов.

Чешуйки из сплава молибден-вольфрам-рений

Рисунок 5. Чешуйки из сплава молибден-вольфрам-рений

Химический состав

МВР27 ВП – W (основа) более 50%, Mo до 20% и Re от 20% до 27%. Примеси Al, Fe, Ni, Ca, Mg Mn, Si, Nb, S суммарно не более 0,1%. Указанная выше массовая доля рения определяется тем обстоятельством, что при его добавлении в пределах 20-27% материал приобретает максимальную пластичность. Это препятствует хрупкому разрушению сплава, к чему склонны молибден и вольфрам в чистом виде. При содержании рения более 28% пластичность сплава снижается.

Свойства

  • Физическая прочность и пластичность (высоко- и низкотемпературная).
  • Коррозийная стойкость в агрессивных средах.
  • Хорошая обрабатываемость.
  • Высокая излучательная способность и электросопротивление в области высоких температур.

Применение

Полуфабрикаты из сплава рения с вольфрамом и молибденом используют для изготовления высоковольтных выпрямительных электроламп и электровакуумных приборов, прямонакальных катодов для магнетронов. В отличие от чисто вольфрамовых аналогов они прочнее и имеют больший срок службы.

Сплав платина-рений

Сплавы системы платина-рений (Pt-Re) условно делят на две группы: декоративную (для производства ювелирных изделий) и технологическую (для химической промышленности). Это парные или многокомпонентные сплавы, где рений присутствует в относительно небольших объёмах, выступая в роли легирующего элемента. Добавление рения позволяет улучшить качественные характеристики платины в литом состоянии, которая в чистом виде имеет недостаточную твёрдость и износостойкость.

Продукция

Содержащие рений платиновые сплавы выпускают в форме твёрдой проволоки диаметром от 0,02 до 6 мм с предельным отклонением 0,04 мм, а так же в виде тонкодисперсного порошка, реже – в виде прутков и отливок.

Слитки из сплава платина-рений

Рисунок 6. Слитки из сплава платина-рений

Химический состав

Перечислим несколько наиболее распространённых соотношений масс компонентов в системе платина-рений (Pt-Re).

Технологические сплавы

  • Pt 99% - Re 1%.
  • Pt 95% - Re 5%.

Ювелирные сплавы

  • Pt ~ 88-90%, Re 0,5-2,5%, Pd 0,5-8%, Y 0,01-0,1%.
  • Pt ~ 80 98%, Re 0,5-10%, Pd 1-19%, Ti, Zr, V – суммарно до 0,05%.

Свойства

Для ювелирного сплава системы Pt-Re характерны:

  • пластичность;
  • твёрдость;
  • благородный металлический блеск.

Технологическим сплавам платина-рений в дополнение вышеперечисленному свойственны:

  • жаростойкость;
  • устойчивость к рекристаллизации;
  • работа при температурах до 1000°С при знакопеременных нагрузках;
  • устойчивость к воздействию кислот и солей.

Применение

Ювелирные и декоративные изделия (художественное литьё, монеты, зубные протезы, медали, значки). Сетки катализаторов для каталитического риформинга нефтепродуктов, окисления аммиака в азотную кислоту, обезвреживания выхлопных газов, испарений в лакокрасочном производстве, газов промышленных печей и так далее. Срок службы платинорениевых катализаторов составляет 3-6 лет.

Сплав никель-рений

Жаропрочные никелевые сплавы (ЖНС) легированные рением получили широкое распространение в электрохимической индустрии, современном судо-, машино-, авиа-, ракетостроении. Сегодня известны десятки марок системы никель-рений с разным содержанием Re в составе, разработанных в России (ЖС26У, ЖС30, ЖС32, ЖС28, ЖС6УМ, ВЖЛ20, ЖС36 и ЖС40, ВЖМ4, ЖСКС1 и 2, и т.д.), США (Rene, CMSX, PWA, EPM, RR), Японии (TMS), Франции (MC2, MC-NG, AM), Германии (LEK). Россия является производителем современных и перспективных сплавов системы Re-Ni, многие из которых превосходят по жаропрочности аналогичные зарубежные сплавы последнего поколения.

Продукция

Полуфабрикаты никель-рениевых сплавов выпускаются в виде литых прутковых (шихтовых) заготовок, слитков различных форм (круги, плиты), гранул и порошка разной фракции.

Заготовки из сплава никель-рений

Рисунок 7. Заготовки из сплава никель-рений

Химический состав

В числе наиболее востребованных и применяемых марок отечественных Re-Ni сплавов можно назвать ЖС36ВИ и ВЖМ4.

  • ЖС36ВИ – Ni (основа) 60,3-70,8%, Re 1,8-2,3%, Cr 3,5-4,5%, Co 5-9%, Mo 1-2,2%, W 11-12,5%, Nb 0,7-1,5%, Al 5,5-6,2%, Ti 0,7-1,5%.
  • ВЖМ4 – Ni (основа) 36,7%, Re 3,3%, Ru 4,7%, La 9,3, P 13,3%, Cr 4,7%, Co 6,7%, Mo 7,7%, W 1,5%, Al 0,7%, Ta 10,2%.

Свойства

  • Высокая жаропрочность.
  • Высокие характеристики длительной прочности (способность работать десятки тысяч часов при температурах до 1100°С и напряжениях).
  • Стойкость к окислению и коррозии при высоких температурах.
  • Устойчивость к термомеханической усталости (образованию трещин, микропор и т.д.).

Применение

Сплавы никель-рений (Ni-Re) используют для производства рабочих и сопловых лопаток газотурбинных двигателей гражданских реактивных самолётов и военных истребителей, стратегических и космических ракет, энергетических газовых установок, кернов оксидных катодов.

"Метотехника" ®
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Олово :: Тантал :: Ниобий :: Ванадий :: Хром :: Рений :: Прецизионные сплавы :: Цирконий :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта
                     Яндекс цитирования
Метотехника® Все права защищены