Тяжёлые сплавы

Тяжёлые сплавы — это сплавы на основе вольфрама с высокой плотностью, которая составляет не менее 16,5 г/см³. Тяжёлые сплавы получают только методами порошковой металлургии.

Состав

Основой тяжёлых сплавов является вольфрам, содержание которого может составлять от 76% до 97%. Помимо вольфрама в состав сплавов обычно входят никель, железо и медь, но также могут входить и другие металлы — (молибден, кобальт, хром, серебро). Наибольшее распространение нашли тяжёлые сплавы марок ВНЖ (вольфрам−никель−железо) и ВНМ (вольфрам−никель−медь) .

Марка сплава	Плотность г/см3	Состав, масс. %
		W	Ni	Cu	Fe
ВНЖ 7-3	17,0	90	7	—	3
ВНЖ 5-5 (деформированный)	17,1	90	5	—	5
ВНЖ 3,5-1,5	17,7	95	3,5	—	1,5
ВНМ 2-1	18,1	97	2	1	—
ВНМ 3-2	17,3	95	3	2	—
ВНМ 5-3	16,8	92	5	3	—
ВНМ 6-4	17,1	90	6	4	—

Технология получения

Технология получения тяжёлых сплавов основана на методах порошковой металлургии. Методы литья не могут быть применены в связи с большой разницей температур плавления и плотности используемых металлов.

Получение тяжёлых сплавов пропиткой пористого вольфрамового каркаса расплавленными металлами основано на затекании в поры жидкой фазы под действием капиллярных сил и образованием беспористого сплава. Пористый каркас получают прессованием и низкотемпературным спеканием вольфрамового порошка.

Помимо получения тяжёлых сплавов пропиткой, может быть использовано жидкофазное спекание прессовок. В этом случае порошки исходных металлов прессуют под давлением 100−200 МПа и спекают в среде водорода. В зависимости от марки сплава температура спекания составляет 1400−1500 °C для ВНМ и 1450−1550 °C для ВНЖ. В свою очередь этот способ может быть заменен на горячее прессование, который одновременно совмещает процесс прессования и спекания.

Полученные сплавы имеют двухфазную структуру, которая состоит из зерен вольфрама округлой формы и связки, представляющая собой твердый раствор вольфрама в Ni−Cu или в Ni−Fe. Рост и образование зерен вольфрама округлой формы связано с процессами растворения-осаждения через жидкую фазу и коалесценцией частиц вольфрама.

Механические свойства

Тяжёлые сплавы характеризуются хорошей обрабатываемостью и могут быть подвергнуты термомеханической обработке. Твёрдость сплавов находится в пределах 20−30 HRC для марок ВНЖ и 24−30 HRC для марок ВНМ. В случае механико-термической обработки (обжатие на 22−24% с последующим отжигом) сплава ВНЖ 7-3 твёрдость может составлять 36−42 HRC. Предел прочности при растяжении составляет от 530 МПа до 1200 МПа, а относительное удлинение — 0,1−27%.

Применение

Высокая плотность тяжёлых сплавов позволяет им значительно поглощать γ-излучение. Так, при плотности сплава 16,5 г/см³ коэффициент поглощения в 1,5 раза выше чем у свинца, поэтому из них изготавливают защитные экраны и контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Из тяжёлых сплавов изготавливают сердечники подкалиберных снарядов, маховики колес, противовесы, регуляторы центрифуг, электрические контакты, электроды для контактной сварки, балансиры, противовесы для элеронов самолета, инерционные грузы к часам с автозаводом. Из сплавов марки ВНМ изготавливают роторы гироскопов и гирокомпасов, поскольку они не магнитны.

Отрывок, характеризующий Тяжёлые сплавы

За столом разговор ни на мгновение не умолкал и состоял как будто бы из собрания смешных анекдотов. Еще Магницкий не успел докончить своего рассказа, как уж кто то другой заявил свою готовность рассказать что то, что было еще смешнее. Анекдоты большею частью касались ежели не самого служебного мира, то лиц служебных. Казалось, что в этом обществе так окончательно было решено ничтожество этих лиц, что единственное отношение к ним могло быть только добродушно комическое. Сперанский рассказал, как на совете сегодняшнего утра на вопрос у глухого сановника о его мнении, сановник этот отвечал, что он того же мнения. Жерве рассказал целое дело о ревизии, замечательное по бессмыслице всех действующих лиц. Столыпин заикаясь вмешался в разговор и с горячностью начал говорить о злоупотреблениях прежнего порядка вещей, угрожая придать разговору серьезный характер. Магницкий стал трунить над горячностью Столыпина, Жерве вставил шутку и разговор принял опять прежнее, веселое направление.
Очевидно, Сперанский после трудов любил отдохнуть и повеселиться в приятельском кружке, и все его гости, понимая его желание, старались веселить его и сами веселиться. Но веселье это казалось князю Андрею тяжелым и невеселым. Тонкий звук голоса Сперанского неприятно поражал его, и неумолкавший смех своей фальшивой нотой почему то оскорблял чувство князя Андрея. Князь Андрей не смеялся и боялся, что он будет тяжел для этого общества. Но никто не замечал его несоответственности общему настроению. Всем было, казалось, очень весело.
Он несколько раз желал вступить в разговор, но всякий раз его слово выбрасывалось вон, как пробка из воды; и он не мог шутить с ними вместе.
Ничего не было дурного или неуместного в том, что они говорили, всё было остроумно и могло бы быть смешно; но чего то, того самого, что составляет соль веселья, не только не было, но они и не знали, что оно бывает.
После обеда дочь Сперанского с своей гувернанткой встали. Сперанский приласкал дочь своей белой рукой, и поцеловал ее. И этот жест показался неестественным князю Андрею.
Мужчины, по английски, остались за столом и за портвейном. В середине начавшегося разговора об испанских делах Наполеона, одобряя которые, все были одного и того же мнения, князь Андрей стал противоречить им. Сперанский улыбнулся и, очевидно желая отклонить разговор от принятого направления, рассказал анекдот, не имеющий отношения к разговору. На несколько мгновений все замолкли.
Посидев за столом, Сперанский закупорил бутылку с вином и сказав: «нынче хорошее винцо в сапожках ходит», отдал слуге и встал. Все встали и также шумно разговаривая пошли в гостиную. Сперанскому подали два конверта, привезенные курьером. Он взял их и прошел в кабинет. Как только он вышел, общее веселье замолкло и гости рассудительно и тихо стали переговариваться друг с другом.
– Ну, теперь декламация! – сказал Сперанский, выходя из кабинета. – Удивительный талант! – обратился он к князю Андрею. Магницкий тотчас же стал в позу и начал говорить французские шутливые стихи, сочиненные им на некоторых известных лиц Петербурга, и несколько раз был прерываем аплодисментами. Князь Андрей, по окончании стихов, подошел к Сперанскому, прощаясь с ним.
– Куда вы так рано? – сказал Сперанский.
– Я обещал на вечер…
Они помолчали. Князь Андрей смотрел близко в эти зеркальные, непропускающие к себе глаза и ему стало смешно, как он мог ждать чего нибудь от Сперанского и от всей своей деятельности, связанной с ним, и как мог он приписывать важность тому, что делал Сперанский. Этот аккуратный, невеселый смех долго не переставал звучать в ушах князя Андрея после того, как он уехал от Сперанского.
Вернувшись домой, князь Андрей стал вспоминать свою петербургскую жизнь за эти четыре месяца, как будто что то новое. Он вспоминал свои хлопоты, искательства, историю своего проекта военного устава, который был принят к сведению и о котором старались умолчать единственно потому, что другая работа, очень дурная, была уже сделана и представлена государю; вспомнил о заседаниях комитета, членом которого был Берг; вспомнил, как в этих заседаниях старательно и продолжительно обсуживалось всё касающееся формы и процесса заседаний комитета, и как старательно и кратко обходилось всё что касалось сущности дела. Он вспомнил о своей законодательной работе, о том, как он озабоченно переводил на русский язык статьи римского и французского свода, и ему стало совестно за себя. Потом он живо представил себе Богучарово, свои занятия в деревне, свою поездку в Рязань, вспомнил мужиков, Дрона старосту, и приложив к ним права лиц, которые он распределял по параграфам, ему стало удивительно, как он мог так долго заниматься такой праздной работой.