Ковка и штамповка тантала

Температура плавления тантала 2996° С, его плотность 16, 6 г/см³ (16 600 кг/м³). Температура рекристаллизации  в пределах 1200 - 1500° С.

 Для легирования применяют титан, ванадии, вольфрам, ниобий, гафний, цирконий.

Свойства тантала и особенности его обработки имеют много общего с ниобием.

Детали из тантала используют в ракетной технике для производства вакуумной аппаратуры, инструмента для протяжки целлюлозного волокна и в медицине для пластической и костной хирургии.

Из сплавов на основе тантала производят лопатки и другие детали газовых турбин.

К недостаткам нелегированного тантала, как конструкционного материала, относятся сравнительно низкие абсолютная и удельная прочности.

Особого внимания заслуживают двойные и тройные сплавы на основе тантала, вследствие их высокой прочности при повышенных температурах. Двойные сплавы получают добавлением титана до 10%, гафния до 5%, вольфрама до 15%, ниобия до 30%. Тройные сплавы получают добавлением ниобия и титана (20% Nb и 10% Тi), ниобия и циркония (30% Nb и 5% Zr), ниобия и меди (30% Nb и 10% Сu) и др.

К сплавам, отличающимся высокой пластичностью относятся тройные сплавы, содержащие ниобий и хром, а также сплав с добавками 30% Nb + 5% V. В частности, у тронного сплава Та — Cr — W, заготовки которого получают порошковой металлургией и спеканием в вакууме, испытанного при температуре 1100° С в течение 24 часов, предел прочности в несколько раз больше, чем у нелегированного тантала.

Углерод снижает пластичность, но увеличивает значения длительной прочности тантала вследствие образования карбидов. При содержании в тантале 0 096% углерода его предел прочности при 1200^о С составляет 6,7 кГ/мм² (66 Мн/м²), а у чистого тантала предел прочности при этой температуре в три раза меньше 2,2 кГ/мм² {22 Мн/м²).

Тантал, как ниобий и другие редкие металлы, подвержен окислению начиная с температур 400—600° С, а также обладает свойством растворять газы при высоких температурах. Особенно вредны азот, кислород и водород, снижающие пластичность металла.

Ковкой из тантала и его сплавов, как и из ниобия, изготовляют заготовки для последующей обработки давлением, а также поковки различных форм.

Ковку и штамповку производят на молотах и прессах.

Исходными материалами для ковки служат слитки дуговой или электроннолучевой плавки, а также штабики, спрессованные из порошков.

Дуговой плавкой в вакууме получают слитки диаметром до 300 мм и весом (массой) до 225 кг, а электроннолучевой плавкой изготовляют слитки до 127 мм и длиной 1050 мм. Штабики сечением 20 X 20 мм и других размеров весом (массой) до 10 кг изготовляют спрессовыванием под давлением 48 - 80 кГ/мм² (470 - 784 Мн/м²) последующим спеканием в вакууме при 2200— 2600° С. В этом случае достигают плотности до 90% от теоретической. Плотность спеченных заготовок повышают также ковкой с обжатиями около 20% с последующим повторным спеканием.

У чистого тантала, выплавленного электронным пучком и рекристаллизоваиного при 1200° С, показатели механических свойств ниже, чем у спеченного.

Разделку исходных материалов на заготовки можно выполнить режущим инструментом.

Ценным качеством тантала является высокая пластичность при температурах ниже рекристаллизационных.

Обработка давлением при температурах около 300° С исключает налипание металла на инструмент, интенсивно происходящее с повышением температуры. Вместе с тем первичная обработка давлением при пониженных температурах со степенью деформации до 60%, не вызывая большого упрочнения, позволяет избежать насыщения металла кислородом и азотом.

Для ковки при повышенных температурах тантал нагревают в инертной атмосфере и перед нагревом заключают в оболочку.

Нагрев под термообработку рекомендуется производить только в высоком вакууме, потому что тантал поглощает из инертных газов даже следы примесей.

У кованого сплава прочность при температуре 2482° С примерно такая же, как и у нелегированного вольфрама при той же температуре, а коррозионная стойкость выше, чем у вольфрама.

Танталовые сплавы в сравнении с вольфрамом лучше поддаются обработке давлением.