- •Глава 1. Основы теплообмена
- •1.1. Радиационное охлаждение
- •1.3. Перенос тепла в теплозащитном покрытии (тзп)
- •1.3.1. Пористое охлаждение
- •1.4. Физико-химические основы разрушения теплозащитных материалов
- •1.5. Немного о графите
- •1.6. Радиационный теплообмен
- •Глава 2. Особенности работы рдтт
- •Глава 3. Композиционные материалы
- •3.1 Межфазное взаимодействие
- •3.1.1 Армирующие волокна
- •3.1.2. Матричные материалы
- •3.2. Полимерные матрицы
- •3.3 Адгезия в твердых полимерах
- •3.4 Межфазовые взаимодействия в км
- •3.1 Смачивание
- •10. Схема смачивания:
- •Глава 4. Полимерные пластики
- •4.1. Стеклопластики
- •4.1.1 Методы изготовления стеклопластиковых изделий
- •4.1.2 Связующие
- •4.1.3. Стекловолокнистые
- •4.1.4. Свойства стеклопластиков
- •4.2. Органопластики
- •4.2.1. Синтетические волокна
- •4.2.2. Другие искусственные волокна
- •4.2.3. Высокопрочные органические волокна
- •4.3.1. Порядок изготовления корпуса
- •Глава 5
- •5.1. Армирующие волокна
- •Температурная зависимость модуля упругости и прочности волокон
- •Сравнительные характеристики волокон
- •Свойства борных волокон, произведенных в разных станах
- •5.2. Металлические матрицы
- •5.2.1. Матрицы на основе алюминия
- •5.2.2. Системы al—в и алюминий – борсик
- •Глава 6
- •6.1. Физические свойства
- •6.2. Изменение свойств
- •Основные свойства и реакции графита
- •6.4. Получение
- •Важнейшие исходные материалы:
- •6.4.1. Характеристика исходных материалов и
- •6.5. Углеродные волокна
- •6.5.1. Некоторые свойства углеродных волокон
- •Механические свойства некоторых углеродных волокон
- •Физические свойства углеродных волокон
- •Свойства некоторых пкм с волокнистыми наполнителями
- •6.6. Углепластики
- •6.6.1. Технология изготовления углепластиков
- •6.6.1.1. Метод прямого прессования
- •6.6.1.2. Метод намотки
- •Механические свойства вольфрамовой проволоки
- •Характеристики умп
- •6.7.1. Технология изготовления углеметаллопластиков
- •Режимы резания
- •Теплофзические свойства углеметалопластиков
- •Режимы резания
- •Теплофзические свойства углеметалопластиков
- •6.8. Углерод-углеродные композиционные материалы
- •6.8.1. Краткое описание технологии получения раструба из уукм
- •6.8.2. Пластинчатый пирографит
- •Глава 7: получение изделий методами порошковой металлургии
- •7.1.Методы получения и свойства металлических порошков
- •7.1.1. Свойства металлических порошков
- •7.1.1.1. Физические свойства
- •7.1.1.2. Методы исследования гранулометрического состава порошков.
- •7.1.1.3. Форма частиц
- •7.1.1.4. Микротвердость
- •7.1.1.5. Удельная поверхность
- •7.1.1.6. Состояние кристаллической структуры металлических порошков
- •7.2. Технологические свойства порошков
- •7.2.1. Насыпной вес
- •7.2.2. Текучесть порошков
- •7.2.3. Прессуемость
- •7.3. Производство порошков
- •7.3.1. Метод восстановления
- •7.3.1.1. Физико–химические
- •7.3.1.2. Восстановление газами и углеродом
- •7.3.2. Получение порошков электролизом
- •7.3.3. Методы механического дробления
- •7.3.4. Распыление расплавов металлов и сплавов
- •7.4. Прессование порошков
- •7.5. Спекание порошков.
- •7.6. Вольфрам
- •7.6.1. Химические свойства вольфрама
- •7.6.2. Разрушение вольфрама под действием
- •7.6.3. Действие горячих газов на вольфрам
- •7.7. Псевдосплавы на основе
- •7.7.1. Технология изготовления облицовки из псевдосплава авмг
- •7.7.1.1. Недостатки технологии
- •7.7.2. Псевдосплав вндс-1
- •7.7.2.1. Технология получения вндс
- •1. Как и в случае с авмг, производятся такой же химический и другие анализы порошков.
- •7.7.2.2. Пропитка пористой
- •Глава 8
- •8.1. Карбиды
- •8.1.1. Карбид кремния
- •8.1.2. Силицированныи графит
- •8.1.3. Карбид титана
- •8.1.4. Карбид бора
- •8.2. Нитриды
- •8.2.1. Получение нитридов
- •8.2.2. Нитриды бора и кремния
- •8.2.3. Нитриды бериллия и алюминия
- •8.2.4. Нитриды скандия, иттрия,лантана и редкоземельных элементов
- •8.2.5. Нитриды титана,циркония и гафния
- •8.2.6. Физико-механическиеи химические свойства нитридов
- •8.2.7. Области применениябескислородной керамики
- •Глава 9
- •9.1. Сплавы на основе алюминия
- •9.1.1 Деформируемые алюминиевые сплавы
- •9.1.1.2. Конструкционные свариваемые сплавы
- •9.1.1.3. Сплавы, упрочняемыетермической обработкой
- •9.1.1.4. Высокопрочные сплавы
- •9.1.1.5. Жаропрочные сплавы
- •9.1.1.6. Ковочные сплавы
- •9.1.1.7. Литейные сплавы
- •9.1.2. Композиционные сплавы
- •9.2. Бериллии и его сплавы
- •9.2.1. Минералы бериллия
- •9.2.2. Свойства бериллия
- •9.2.3. Сплавы бериллия
- •9.3.1. Краткие исторические сведения
- •9.3.2. Получение титана. Его свойства
- •9.3.3. Промышленные титановые сплавы
- •9.3.3.1. Деформируемые сплавы
- •Свойства жаропрочных сплавов
- •9.3.3.2. Литейные сплавы
- •9.4. Ниобии и его сплавы
- •9.4.1. Краткие исторические сведения
- •9.4.2. Сырьевые источники
- •9. 4. 3. Физические свойства ниобия
- •9.4.4. Химические свойства ниобия
- •9.4.5 Коррозионные свойства
- •9.4.6 Сплавы ниобия и их свойства
- •9.4.7 Конструкционные сплавы
- •9.4.7.1. Сплавы низкой прочности
- •9.4.7.2. Сплавы средней прочности
- •9.4.7.3. Сплавы высокой прочности
- •9.4 7.4. Прецизионные сплавы
- •9.4.8. Применение ниобия и его сплавов
- •9.5. Молибден
- •9.5.1. Краткие исторические сведения
- •9.5.2. Свойства молибдена
- •Физико-механические свойства молибдена
- •9.5.3. Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.5.4. Способы переработки
- •9.6 Тантал и его сплавы
- •9.6.1 Краткие исторические сведения
- •9.6.2 Физико-механические свойства
- •9.6.3 Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.6.4 Получение тантала
- •9.6.5 Сплавы тантала
- •Химический состав и механические свойства жаропрочных танталовых сплавов
- •9.6.6. Области применения
- •9.7. Ванадий и его сплавы
- •9.7.1. История открытия ванадия
- •9.7.2. Определение ванадия
- •9.7.3. Свойства ванадия
- •Химический состав металлического ванадия
- •Механические свойства ванадия
- •9.7.4. Сплавы ванадия
- •9.7.5. Применение ванадия и его сплавов
- •9.8. Цирконий
- •9.8.1. Свойства циркония
- •Физические свойства циркония
- •9.8.2. Области применения циркония
- •9.8.2.1. Атомная энергетика
- •9.8.2.2. Пиротехника и производство боеприпасов
- •9.8.2.3. Машиностроение
- •9.8.3. Производство сталей и сплавов
- •9.8.4. Производство огнеупоров, фарфора,
- •9.8.5. Прочие области применения
- •9.8.6. Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.8.7. Способы получения циркония
- •Глава 1. Основы теплообмена
7.6. Вольфрам
В разделе углеметаллопластики были приведены некоторые свойства вольфрама и вольфрамовой нити, как армирующего материала УМП. Здесь будут рассмотрены псевдосплавы вольфрама, полученные двумя методами.
Вольфрам – самый тугоплавкий металл в природе,его температура плавления составляет 3 683К(3 410 С).
Он широко применяется в электротехнике, электронике, металлургии, ракетной и ядерной технике. В табл. 32 приведены его основные свойства.
Из таблицы видно, что вольфрам имеет низкую упругость паров и скорость испарения, поэтому широко используется в производстве нагревателей для получения высоких температур, ламп накаливания.
Сравнительно невысокая работа выхода электрона и достаточная плотность тока эмиссии обуславливают применение вольфрама для эмиттеров со специальными покрытиями и без них.
Для изделий, подвергающихся резкому нагреву до высоких температур , очень важным является понятие термостойкости, которая качественно описывается формулой
где σв – прочность при растяжении; 𝜆 – теплопроводность; α – коэффициент термического расширения; Е – модуль упругости.
Кроме этих величин большую роль здесь играют роль толщина изделия и форма, а также состояние поверхности. Кроме того теплопроводность с повышением температуры снижается, а коэффициент термического расширения возрастает.
Таблица 32.Основные свойства вольфрама
Свойства, единицы измерения |
Значения при разных температурах |
Некоторые значения для графита | |||
Порядковый номер |
74 |
|
|
6 | |
Атомная масса
|
183,52
|
|
|
12
| |
Температура плавления, К
|
3683
|
|
|
более 4000 | |
Температура кипения, К |
6205 |
|
|
Сублимирует
| |
Упругость паров, Па |
2400 К 17,6•10-6 |
2800 К 6,6•10-4 |
3200 К 4,3•10-2 |
| |
Скорость испарения, кг/(м2•с)
|
2100 К 1,6•10-11
|
2700 К 3•10-7
|
3300 К 1,6•10-4
|
| |
Теплоемкость, кДж/(кг•К)
|
290 К 0,14
|
1273 К 0,15
|
1673 К 0,15 |
2373 К 0,2 |
от 1,1 до 2,1 |
Теплопровод- ность, Вт/(м•К)
|
293 К 130
|
1100 К 118 |
2000 К 101 |
|
293 К 125
|
Средний коэффициент термического расширения, 1/К•106
|
293…575 К 4,5 |
293…875 К 4,6 |
293…1275 К 5 |
293…2675 К 5,8 |
293 К 2 |
Излучательная способность, %
|
293 К 47
|
1073 К 45 |
2473 К 42,5 |
3000К 41,5 |
80…92 |
Удельное электросопро- тивление, мкОм•м
|
293 К 550
|
1073 К 4000 |
2273 К 6600 |
2700К 8100
|
|
Плотность тока эмиссии, А/м2
|
1100 К 1,5•10-9
|
1923К 2,3 |
2500 2980 |
|
|
Работа выхода электрона, эВ |
4,54 |
|
|
|
|
Плотность, кг/м3 |
19300 |
|
|
|
2290 теор. |
При очень маленькой теплоемкости это приводит к растрескиванию вольфрамовых деталей при резком нагреве или тепловом ударе. Поэтому изделия из него должны иметь определенную, не выше критической для конкретного применения толщину стенки, стержня и т.п.
Так, сварочные электроды не должны быть толще 10 мм, обычно применяют восьмимиллиметровые стержни. То же относится к ракетной технике: толщина облицовки вкладыша критического сечения сопла твердотопливного двигателя не больше 10 мм, такими же должны быть и размеры других деталей, подвергающихся резкому нагреву.
Вольфрам – это перспективный материал для настоящих и будущих космических ядерных установок, являющихся источниками питания тепловых, электрических и других ракетных двигателей малой тяги, а также некоторых деталей этих двигателей (отражатель нейтронов, защита от гамма-излучения, несущие оболочки высокотемпературных ТВЭЛов, электроды в ЭРД, фокусирующие устройства и т.п.).
Одним из недостатков вольфрама сравнительно низкая температура рекристаллизации: для умеренно наклепанного металла она составляет примерно 1800 К, а для сильно обжатого – 1300 К и ниже.
Рекристаллизация (укрупнение зерна) характеризуется уменьшением предела прочности при растяжении и, главное, пластичности, причем рекристаллизованный металл становится очень хрупким. Так, проволока вакуумных вольфрамовых нагревателей после высокотемпературного нагрева ведет себя как керамика.
Введение в допустимых пределах в вольфрам некоторых присадок препятствует рекристаллизации и росту зерна. В качестве таковых могут служить оксиды алюминия, тория, кремния, кальция и урана, которые вводятся при спекании вольфрамовых заготовок. При очень высоких температурах (выше 2680 К) вольфрам восстанавливает оксиды присадок, что сопровождается изменением его свойств.
Механические свойства вольфрама в значительной степени зависят от глубины обработки, формы заготовки и температуры отжига. Некоторые примеры: проволока диаметром 1 мм имеет предел прочности при растяжении 1800 Мпа, (180 кгс/мм2), а при диаметре 0,1 мм – 3000 Мпа, пруток кованый – (350…1500)Мпа.
И все-таки – вольфрам относится к наиболее прочным металлам, хотя обладает низкой пластичностью, хрупок. Присадки повышают высокотемпературную прочность (жаропрочность) вольфрама. Так при температуре 1375 К она составляет 24 кгс/ мм2 без присадок и 32 кгс/мм2 – с присадкой ThO2.
Так как торий радиоактивен, то вышеуказанная присадка применяется только для реакторного вольфрама.