[发明专利]一种钽合金、钽合金无缝管制备方法及钽合金无缝管

说明书

本发明涉及钽合金加工技术领域，具体是涉及一种钽合金及其制备方法、钽合金无缝管及其制备方法，钽合金的制备方法包括以下步骤真空烧结，得到金属烧结条，对金属烧结条进行两次电子束熔炼，得到金属合金锭，对金属合金锭进行热机械加工，得到钽合金坯，本发明制备得到的钽合金在1100℃下，其维氏硬度≥170，具有室温加工性能好、高温强度和高温硬度高的特性，利用该钽合金制备得到的钽合金无缝管具有优异的室温塑性和良好的抗氧化性能，能在大于1100℃超高温的恶劣极端环境下应用。

技术领域

本发明涉及钽合金加工技术领域，具体是涉及一种钽合金及其制备方法、钽合金无缝管及其制备方法。

背景技术

随着航空、航天和原子能发展领域的快速技术进步给设备设计者和制造者带来了严峻的材料挑战。除了在极端高温环境下运行的必要性外，应用于航空、航天和原子能发展领域设备的材料必须具有高强度、可焊接、具有合理的较长寿命，并且能够承受各种条件的有害影响，如可变应力、氧化、热循环、颗粒侵蚀、辐射等。这些材料的理想性能必须平衡，以便生产出可靠的部件，以满足必须考虑的设计和经济因素。

由于这些材料应用所需的工作温度已超过1000℃，传统的铁、镍和钴基合金由于在980℃以上强度迅速丧失而变得不适合使用。为了克服目前的局限性，要把重点放在熔点高于2200℃的难熔金属上。

钽是体心立方结构金属，其熔点高达2996℃，室温延展率大，脆性转变温度为-196℃，具有良好的加工性能。纯钽金属屈服强度较低(≤200MPa)，在作为结构材料进行工程应用时，其塑性大大超出了需求，而强度仍不能满足要求作为一种结构材料。更为严重的是，在1100℃时，抗拉强度只有100MPa左右，已不适合作为结构材料使用。

为了克服纯钽金属在强度上的不足，需要生产在1000℃-1900℃温度范围内具有高强度的合金，这些合金可以制成有用的形状，并生产具有足够固有抗氧化性的合金，或者可以通过适当的涂层有效保护的合金，在该温度范围内运行，而不会导致部件过早失效，同时考虑经济成本，非常有必要研制和开发新型合金。

铼金属熔点为：3186℃，是密度最高的元素之一，具有第二高的熔点。铼金属的韧性和脆性转变温度不高，并且不会形成碳化物。铼是密排六方结构，在钽中的溶解度大于25％。铼金属在钽-铼合金中可以起到强烈硬化作用，在目前已知的难熔金属中，它是对钽基合金强化效果最好的元素，同时钽-铼合金具有低的脆性转变温度，在室温下具有良好的延展性(塑性)。钼与钽一样，也是体心立方结构金属，能与钽组成无限固溶体，同时钽金属中加入钼形成钽-钼合金，其晶格畸变超过了钨对钽基合金的能力。并且金属钼的密度比钨低，在钽基合金中，相同重量的钼可以大幅提高钽合金材料的抗拉强度。

钽合金管常应用于火箭喷嘴、原子能发展领域中的高温、耐腐蚀的热交换器和作为红外线跟踪用的红外幅射管。钽合金管的这些应用都需要钽合金管壁厚均匀。目前国内、国外钽合金管所制订的标准要求壁厚公差均为±10％；而钽金属密度比较大，达到16.6g/cm³；公差尺寸的放松，非常不利于材料的减薄和减重。因此，非常有必要研制和开发出管壁厚公差≤±5％钽合金管。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种钽合金及其制备方法、钽合金无缝管及其制备方法，解决了目前纯钽金属应用在航空、航天和原子能发展等领域设备中强度不足的问题，本发明制备得到的钽合金在1100℃下，其维氏硬度≥170，具有室温加工性能好、高温强度和高温硬度高的特性，利用该钽合金制备得到的钽合金无缝管具有优异的室温塑性和良好的抗氧化性能，能在大于1100℃超高温的恶劣极端环境下应用。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种钽合金，按照质量百分比，由以下原料组成：钼3.5-5％，铼3-4％，钽91-93.5％，制备得到的钽合金的氧含量≤80ppm，碳含量≤40ppm，氮含量≤20ppm。

进一步的，还提供一种钽合金的制备方法，包括以下步骤：