В граничната област на съвременната наука за материалите сплавите на базата на ниобий заемат важна позиция в много висококачествени индустрии със своите уникални предимства за производителност. Като типичен сплавен материал на базата на ниобий, сплавната плоча Nb1Zr се превърна в един от фокусовете на материалните изследвания и промишленото приложение с отличната си цялостна производителност. Състои се от ниобий (Nb) като матрица и приблизително 1% цирконий (Zr) елемент се добавя. Тази внимателно формулирана компонентна система дава на сплавената плоча серия от отлични свойства, което я кара да играе незаменима роля в ключови области като аерокосмическата, ядрената промишленост и електронната промишленост.
II. Състав и микроструктура
(I) Химически състав
В пластината от сплав Nb1Zr ниобият като основен компонент осигурява добри вътрешни свойства, като висока точка на топене, ниска плътност и добра проводимост. Добавянето на 1% циркониев елемент играе ключова роля в укрепването и модифицирането. Цирконият може да рафинира зърната на сплавта, ефективно да подобри здравината и твърдостта на сплавта и да подобри устойчивостта й на пълзяне. Освен това, поради силната афинитет между цирконий и кислород, той може да реагира с кислород по предпочитане, образувайки по този начин плътен оксиден филм на повърхността на сплавта, предпазвайки ниобиевата матрица от по-нататъшно окисляване и значително подобрявайки устойчивостта на окислението на сплавта.
(II) Микроструктура
На микроскопично ниво плочата от сплав Nb1Zr представя равномерно разпределена структура на фини зърна. Тази структура постепенно се образува по време на топене, обработка и топлинна обработка на сплавта. Размерът на фините зърна не само помага за подобряване на силата и издръжливостта на сплавта, но и подобрява нейната производителност на обработка и устойчивост на корозия. Под електронен микроскоп може да се наблюдава, че циркониевият елемент е равномерно разпределен в ниобиевата матрица и някои циркониеви атоми могат да бъдат концентрирани на границите на зърното, което допълнително подобрява производителността на сплава чрез механизма за укрепване на границите на зърното.
III. Характеристики на производителността
I) Механични свойства
Висока якост и висока якост: сплавната плоча показва добър баланс на якост и издръжливост при стайна температура и висока температура. Неговата якост на добив и якост на опън са значителни и може да издържи на големи външни натоварвания без пластмасова деформация. В същото време сплавната плоча има определена здравина и не е лесно да се счупи при удар. Тази функция я прави подходяща за сценарии на приложение със строги изисквания за механичните свойства на материала, като например горещите части на космическите двигатели.
Добра устойчивост на умора: Под действието на променящи се натоварвания плочите от сплав Nb1Zr показват отлична устойчивост на умора. Фините зърна и равномерно разпределените укрепващи фази в неговата микроструктура ефективно възпрепятстват започването и разширяването на уморни пукнатини, като по този начин удължават живота на умората на материала. Това прави пластината от сплав отлична надеждност в части, които трябва да издържат на циклични натоварвания за дълго време, като например крилата на самолети.
(II) Физични свойства
Устойчивост на висока температура: Платата от сплав има отлична устойчивост на висока температура, с точка на топене до 2468 ℃ и висока температура на рекристализация. В среда с висока температура пластината от сплав може да поддържа добра организационна структура и механични свойства и ефективно да устоява на пълзане при висока температура. В същото време циркониевият елемент в сплавта подобрява антиоксидантната си способност, което му позволява да работи стабилно за дълго време в високотемпературна окисляваща атмосфера и е подходящ за отоплителни елементи, топлинни щитове и други части на високотемпературни пещи.
Ниска плътност: ниската плътност на ниобия прави плочата от сплав Nb1Zr да има сравнително ниска плътност, като същевременно поддържа висока якост, което е от голямо значение в чувствителни към теглото области като аерокосмическата. Използването на пластина от сплав Nb1Zr може да намали теглото на компонентите и да подобри ефективността на горивото и полезния товарен капацитет на самолетите.
III) Производство на обработка
Въпреки много отлични свойства, пластината от сплав Nb1Zr все още има добра производителност на обработката. Тя може да бъде направена на части с различни форми и размери чрез конвенционални валцуване, коване, рязане, заваряване и други процеси на обработка. По време на обработката, чрез разумен контрол на параметрите на обработката като температура и скорост на деформация, възникването на дефекти като пукнане и деламинация може ефективно да се избегне, което осигурява удобство за промишленото производство. Например по време на процеса на валцуване дебелината и качеството на повърхността на плочата могат да бъдат точно контролирани чрез множество процеси на топло валцуване и студено валцуване; по време на заваряване използването на подходящи методи за заваряване и параметри на процеса може да получи висококачествени заварени съединения, за да отговори на разнообразните нужди на различни индустриални области.
IV. Поля на приложение
(I) Аерокосмическо поле
Части за двигатели на самолети: В двигателите на самолети горещите части като горивните камери и лопатите на турбините трябва да работят в сурови среди с висока температура, високо налягане и високоскоростен въздушен поток. Nb1Zr сплав плоча се превърна в идеален материал за производство на тези части поради високата си якост, устойчивост на висока температура и ниска плътност. Той може да издържи на екстремни условия, да осигури ефективна и стабилна работа на двигателя и да подобри производителността и надеждността на самолета. Например облицовката на горивната камера, изработена от сплавена плоча Nb1Zr, може да поддържа структурната целост при прочистване на газ за горене при висока температура, да намали топлинните загуби и да подобри ефективността на горенето.
Структурни части на самолети: Поради високата якост и ниската плътност на сплавената плоча Nb1Zr, тя също се използва широко в конструктивни части на самолети, като крилата греди, рамките на фюзелажа и др. Структурните части, изработени от тази сплавна плоча, могат да намалят теглото, като същевременно осигурят структурна якост, подобряват маневреността и икономията на гориво на самолета. Освен това добрата му устойчивост на умора гарантира безопасността на самолета по време на дългосрочна експлоатация.
(II) Ядрена промишленост
Обкладинка на ядрено гориво: В ядрените реактори обкладинката на ядрено гориво трябва да има добро напречно сечение на абсорбция на неутрони, устойчивост на лъчение и устойчивост на корозия, за да предотврати изтичането на радиоактивни материали в ядреното гориво и да поддържа структурната целост в дългосрочна облъчваща среда. Платката от сплав Nb1Zr отговаря на тези изисквания и може ефективно да защити ядреното гориво и да гарантира безопасната работа на ядрените реактори.
Основни структурни компоненти: Плочата от сплав Nb1Zr се използва и в основни структурни компоненти като механизъм за задвижване на контролни пръчки и решетка за позициониране. Тя може да поддържа стабилни механични свойства и точност на измеренията при висока температура, високо налягане и силна радиационна среда, осигурявайки надеждна подкрепа за нормалната работа на ядрените реактори
(III) Електронна промишленост
Производство на електронни тръби: В електронните тръби плочата от сплав Nb1Zr често се използва за производство на катоди, аноди и други компоненти. Неговата добра проводимост и топлинна стабилност могат да отговарят на изискванията на електронните тръби за електрическите свойства на материала и топлинните свойства, осигурявайки ефективната работа на електронните тръби. Например в електронните тръби с висока мощност анодите, изработени от пластини от сплав Nb1Zr, могат да издържат на високи токове и висока топлина, подобрявайки мощността и надеждността на електронните тръби.
Цели за разпръскване: В процеса на производство на полупроводници целите за разпръскване се използват за отлагане на тънки филми върху субстрати. Целите, изработени от плочи от сплав Nb1Zr, могат да осигурят висококачествено отлагане на тънки филми, а еднообразността и стабилността на техния състав гарантират качеството и последователността на производителността на филма, като по този начин подобряват производителността и ефективността на производството на полупроводникови устройства.
V. Производствен процес
(I) топене
Вакуумно консумирано топене на дъгата: Това е често използван метод на топене. Суровините се произвеждат в консумативни електроди, които се топят чрез нагряване с дъга във вакуумна среда и се втвърдяват в ingots във водоохладен меден тигел. Този метод може ефективно да премахне примесите и да осигури чистотата и еднаквостта на състава на сплавта. По време на процеса на топене микроструктурата и свойствата на сплавта могат да бъдат оптимизирани чрез прецизно контролиране на параметри като ток, напрежение и скорост на топене.
Топене на електронни лъчи в студено легло: Суровините се топят с електронни лъчи и се рафинират и втвърдяват на студено легло. Този метод може допълнително да намали съдържанието на примеси в сплавта, особено ефекта на отстраняване на вредни елементи като водород и кислород. В същото време топенето на електронни лъчи в студена пещ може да постигне непрекъснато топене, да подобри ефективността на производството и е подходящо за мащабно производство на висококачествени ingots от сплав Nb1Zr.
(II) Коване и валцуване
Коване празнене: Слетката от сплав, получена чрез топене, се нагрява до подходяща температура, обикновено между 1200-1400 ℃, и се извършва ковано празнене. По време на процеса на коване се извършват множество операции за разстройване и теглене, за да се подобри структурата на ливането на сплавта, да се счупят грубите зърна, да се увеличи плътността и да се осигурят добри празни части за последваща обработка на валцуване.
Горещо валцуване: кованото празно се нагрява до 1000-1200 ℃ и горещо валцува за няколко преминавания. Горещото валцуване може допълнително да деформира сплавта, да рафинира зърната и да подобри цялостната си производителност. По време на процеса на горещо валцуване дебелината и точността на измеренията на плочата се контролират точно чрез контролиране на параметри като температура на валцуване, намаляване и скорост на валцуване.
Студено валцуване: След като горещо валцуваната плоча е изпечена, тя се валцува студено. Студеното валцуване се извършва при стайна температура. Чрез студено валцуване повърхността на плочата може да бъде по-гладка и точността на измеренията може да бъде по-висока, като същевременно се подобрява здравината и твърдостта на сплавта. По време на процеса на студено валцуване е необходимо разумно да се контролира валцуването и количеството на намаляването в съответствие с изискванията за дебелина и производителност на плочата.
(III) Топлинна обработка
Зажаряване: Зажаряването може да елиминира остатъчното напрежение, генерирано по време на обработката, и да подобри пластичността на материала. Обикновено изпичането се извършва в температурния диапазон от 700-900 ℃, а времето за задържане зависи от дебелината на плочата и условията на оборудването, обикновено 1-3 часа. След отжаждане вътрешното напрежение на сплавената плоча се освобождава, структурата е по-равномерна и е удобна за последваща обработка и употреба.
Обработка на твърд разтвор: Обработката на твърд разтвор е да се загрява сплавната плоча до по-висока температура, така че елементите на сплавта да се разтворят напълно в матрицата и след това бързо да се охлади, за да се получи свръхнаситен твърд разтвор. За сплавни плочи температурата на обработка на разтвора обикновено е 1000-1200 ℃, времето за задържане е 0,5-2 часа, а след това водно охлаждане или въздушно охлаждане. Третирането с разтвор може да подобри якостта и твърдостта на сплавта, като същевременно поддържа определена якост.
Лечение на стареене: Лечението на стареене е да се поддържа плаката от сплав след обработка на разтвор при по-ниска температура, така че елементите от сплав в свръхнаситения твърд разтвор да се осаждат, да образуват фина фаза на укрепване и допълнително да подобрят механичните свойства на сплава. Температурата на обработка на стареене обикновено е 500-700 ℃, а времето за задържане е 2-8 часа. Чрез разумен контрол на температурата и времето на лечение на стареене, може да се получи най-добрият укрепващ ефект.
VI. Статус на научните изследвания и тенденция в развитието
(I) Статус на изследванията
В момента изследванията върху пластините от сплав Nb1Zr се фокусират основно върху по-нататъшното оптимизиране на производителността и разработването на нови области на приложение. По отношение на оптимизацията на производителността изследователите са ангажирани да подобрят якостта, издръжливостта, устойчивостта на високи температури и устойчивостта на корозията на сплавта чрез коригиране на състава на сплавта, подобряване на производствения процес и системата за топлинна обработка. Например, чрез добавяне на следни количества други сплавни елементи, като титан и тантал, зърната могат да бъдат допълнително рафинирани и цялостната производителност на сплавта може да бъде подобрена; по отношение на производствените технологии се проучват нови методи за топене и обработка, за да се подобри ефективността на производството и качеството на продукта.
По отношение на разширяването на областта на приложение, с бързото развитие на новата енергия, електронната информация и други индустрии, търсенето на високопроизводителни материали продължава да се увеличава. Изследователите проучват потенциала за приложение на сплавените плочи Nb1Zr в нововъзникващи области като батерии за нова енергия и квантови изчисления, като батерийни електродни материали и субстратни материали за квантови чипове.
(II) Тенденция на развитие
Висока производителност: В бъдеще плочите от сплав Nb1Zr ще се развиват към по-висока якост, по-висока издръжливост, по-добра устойчивост на високи температури и устойчивост на корозия. Чрез усъвършенствана технология за проектиране и подготовка на материали микроструктурата на сплавта е допълнително оптимизирана, за да се постигне цялостно подобрение на производителността.
Мултифункционалност: Разработване на плочи от сплав Nb1Zr с множество функции, като добра проводимост, магнитни свойства и механични свойства, за да отговори на нуждите на различни области за мултифункционалност на материала.
Екологизиране: В производствения процес се съсредоточете върху енергоспестяването и намаляването на емисиите и рециклирането на ресурсите, разработвайте екологични и екологични производствени процеси и намаляване на въздействието върху околната среда.
Интелигентност: Съчетаването на изкуствен интелект и технология за големи данни, интелигентността на дизайна на състава на сплавите, контрола на производствения процес и прогнозирането на производителността могат да бъдат реализирани и научните изследвания и развойните дейности; D ефективността и стабилността на качеството на продукта могат да бъдат подобрени.
VII. Заключение
Като материал с отлична цялостна производителност, пластината от сплав Nb1Zr показа важна стойност за приложение в много области като аерокосмическата, ядрената промишленост и електронната промишленост. Неговият уникален състав и микроструктура му дават характеристиките на висока якост, устойчивост на високи температури и добра производителност на обработка. С непрекъснатото подобряване на производствената технология и задълбочените изследвания производителността на сплавената плоча Nb1Zr ще бъде непрекъснато оптимизирана и полето на приложение ще бъде допълнително разширено. В бъдеще се очаква пластината от сплав Nb1Zr да играе ключова роля в по-новите области и да допринесе значително за насърчаването на технологичния напредък и развитието в различни индустрии. В същото време, ние също така очакваме с нетърпение непрекъснатите иновации на науката за материалите, плочата от сплав Nb1Zr може да постигне повече пробиви в производителността и иновации в приложенията и да донесе повече изненади и промени в развитието на човешкото общество.
Shaanxi Zhuohangxin Metal е водещ производител и доставчик на ниобиеви продукти, основно включително ниобиеви плочи, ниобиеви пръчки, ниобиеви ingots, ниобиеви тръби и др. Ние сме ангажирани да предоставим на клиентите най-добрите продукти, най-ниските цени и най-навременната доставка.
Имаме още категории за вас. Ако не можете да намерите продуктите, които искате по-горе, просто попълнете формуляра и ни кажете какви продукти искате да вносите от Китай.