Упрочнение сплавов на основе молибдена и вольфрама

Для повышения прочности молибденовых сплавов при высоких температурах в основу сплава вводят высокомодульные дисперсные упрочнители TiC, ZrC, NbC, HfC.

Максимальный эффект упрочнения сплава достигается при введении в основу дисперсных частиц HfC методами порошковой металлургии. Оптимальные режимы обработки композитов системы Mo-HfC следующие: прессование при 2200 °С, ковка при 1360—1380 °С без промежуточного старения. При этом достигается высокий уровень прочности композита системы Mo-HfC при температурах до 1400 °С (рис. 15.3).

Однако достигнутый уровень прочности композита системы Mo-HfC несущественно превышает прочность молибдена, не содержащего дисперсной фазы HfC. Невысокий эффект упрочнения молибдена при введении в основу высокомодульных дисперсных частиц HfC может быть связан с низким уровнем прочности фазовой границы раздела матрица — фаза MeС.



Вольфрам имеет высокие температуру плавления (3410 °С) и модуль нормальной упругости (400 ГПа). По жаропрочности при 2000 °С он превосходит практически все тугоплавкие металлы. Повышение жаропрочности вольфрама может быть достигнуто введением в основу высокомодульных дисперсных частиц карбидов, нитридов или оксидов тугоплавких металлов.

Известны дисперсноупрочненные композиты на основе вольфрама, содержащие до 2 об. % ThO2. При этом достигается высокий уровень прочности при высоких температурах. Так, например, при содержании в основе 2 об. % ThO2 прочность композита системы W-ThO2 при 1500 °C достигает 280 МПа. Возможно повышение кратковременной прочности вольфрама при введении в основу рения. Так, кратковременная прочность вольфрама, содержащего 3,9 % Re + 0,41 % Hf + 0,44 мас. % С при температуре 2200 °С превышает 200 МПа.

Однако дисперсноупрочненные вольфрамовые сплавы, равно как и сплавы других тугоплавких металлов, характеризуются наличием вязко-хрупкого перехода, на температуру которого влияет избыточное содержание карбидообразующего элемента в основе. При избыточном содержании карбидообразующих элементов в основе температура вязко-хрупкого перехода уменьшается, что снижает эффективность эксплуатации вольфрамовых сплавов при высоких температурах.