Обработка иридия и иридиевых сплавов

Ингибиторы коррозии металлов (ИК)  обладает уникальным сочетанием свойств, включая высокую температуру плавления, прочность при высокой температуре, стойкость к окислению и коррозионную стойкость, которые полезны в различных областях применения, особенно при повышенной температуре. Однако Ик также является одним из наиболее сложных материалов для переработки в готовые изделия, во многих случаях из-за тех же свойств, которые рекомендуют его использование. Это было подчеркнуто рецензией “История иридия”, опубликованной двадцать лет назад в этом журнале с подзаголовком “Преодоление трудностей плавки и изготовления” Целью настоящего обзора является обобщение достижений в области обработки ИК за последние два десятилетия. В некоторых случаях методы обработки были усовершенствованы и усовершенствованы, в то время как в других были разработаны совершенно новые методы обработки для обслуживания новых применений ИК. Сфера применения данного обзора ограничена обработкой чистых Ик-и Ик-сплавов, в которых Ик составляет большую часть состава. Рассмотренные методы обработки включают очистку, плавление, порошковую обработку, формование, соединение и нанесение покрытий. Чтобы узнать все, что вам необходимо, подробнее изучите нашу статью.

Было показано, что чистота Ик оказывает важное влияние на механические свойства как номинально чистого металла, так и его сплавов. Ик отделяют от концентратов металлов платиновой группы (пгм) и очищают либо традиционными методами химического рафинирования, либо методом экстракции растворителем. При обычных способах Ик оксид растворяют в царской водке (смесь концентрированных азотной и соляной кислот) и осаждают хлористым аммонием. После ряда растворений и осаждений соль нагревают в атмосфере водорода для получения Ик-губки. В методе экстракции растворителем ряд органических жидкостей используется для концентрирования различных ПГМ из водных растворов. Ик может затем осаждаться и нагреваться в водороде для получения Ик-губки. Методы экстракции растворителем могут обеспечить экономическую и экологическую выгоду по сравнению с обычными методами химического осаждения.

Чистота губки чувствительна как к деталям обработки, так и к исходным материалам. Сообщается, что метод химической очистки Ик-соединений после растворения обеспечивает удаление платины, родия, рутения и палладия до уровней ниже 5 частей на миллион по весу. Способ очистки лома, а также изготовления, использует электроосаждение Ик из расплавленного солевого раствора. Очистка эффективна при удалении многих основных металлов, но менее эффективна для некоторых других, включая ПГМ. Пирометаллургический способ очистки Ик-лома использует индукционную плавку в тигле оксида магния с воздушной атмосферой, для удаления как летучих примесей путем испарения, так и оксидообразующих примесей в виде пара или шлака. Это относительно недорогой метод, хотя некоторые примеси, в том числе железо, не так легко удаляются им.

Электронно-лучевая плавка была использована для очистки и эффективна для удаления большинства примесей, за исключением тугоплавких металлических элементов. В недавних работах рассматривалось удаление большого количества примесных элементов электронно-лучевым плавлением. Он показал, что титан, ванадий и цирконий не удаляются электронно-лучевым плавлением из-за отрицательных отклонений от идеального поведения раствора. Кроме того, некоторые другие элементы были лишь частично удалены даже при оптимальных условиях перемешивания расплава. Отношение примесей, определяемое как отношение по массе конечного содержания примесей к исходному содержанию примесей, было измерено для электронно-лучевого плавления ИК-кнопок в условиях, приводящих к Ик-испарению 5,6 мас.%. Низкие коэффициенты наблюдались для железа, алюминия и хрома-0,004, 0,014 и 0,06 соответственно. Промежуточные соотношения были получены для примесей платины, кремния и углерода 0,11, 0,2 и 0,3 соответственно. Результаты показали, что они соответствуют идеальному смешиванию и испарению. Наблюдаемое поведение очистки примесных элементов Fe, Al, Cr и Si объясняется их низкими коэффициентами активности.

Плавление ИК-излучения осуществляется методами индукционной плавки, электронно-лучевой плавки и дуговой плавки. Индукционная плавка, часто используемая для начальной плавки, производится на воздухе с помощью циркониевых или магнезиальных тиглей. Из – за чрезмерного улетучивания материала тигля при Ик-температуре плавления, тигли не подходят для использования в вакууме. Керамических включений можно избежать с помощью электронно-лучевой, плазменной или дуговой плавки с помощью водоохлаждаемых медных тиглей. Плазменное плавление Ик-излучения осуществляется при умеренном давлении около 50 Па и обеспечивает некоторую очистку путем испарения примесей, хотя и в меньшей степени, чем при электронно-лучевом плавлении. В некоторых случаях окончательная операция плавки перед деформационной обработкой – это электронно-лучевая плавка (обсуждавшаяся выше при очистке). Кнопочная дуговая плавка используется для относительно небольших количеств Ик-и Ик-сплавов, особенно с легирующими добавками, подверженными испарению при плавлении. Вакуумно-дуговой переплав (ВАР) применим к крупногабаритным расплавам и обеспечивает получение слитков с небольшой внутренней пористостью или вообще без нее Слитки VAR имеют относительно большой размер зерен с некоторой степенью направленного затвердевания. Плавку электродов диаметром 27 мм для получения слитков диаметром 63 мм из ИК-сплава проводят постоянным током (постоянным током) 3000 А при 31 В в вакууме около 13 МПа со скоростью расплава около 3 кг мин^-1. Контроль пористости важен даже в случае ковки или прокатки слитков, так как пористость в расплавленном слитке никогда не может быть полностью герметизирована даже при обширной горячей деформации, такой как горячая экструзия.

Методы порошковой металлургии прессования и спекания могут быть использованы для подготовки заготовок к последующей горячей обработке с получением полностью плотного продукта, но прогресс в получении полностью плотной почти сетчатой формы этими средствами был ограничен. При изучении методов порошковой металлургии ПГМ и их сплавов, включая чистые Ик-и Ик-Pt-сплавы, ни чистый Ик -, ни Ик-30 мас.% Pt не поддавались ни прессованию и спеканию, ни горячему изостатическому прессованию (HIP) Проблемы с ИК-излучением включают его высокую температуру плавления, которая исключает стандартные методы распыления газа, и загрязнение материалов банки во время HIP. Сплав Ir-50 мас.% Pt был обработан в порошок методом плазменного вращающегося электрода и доведен до почти теоретической плотности методом HIP. Ик-порошок или губка обычно состоят из агломератов Ик-кристаллов с размерами кристаллов порядка 1 мкм и агломератов в диапазоне размеров от 10 мкм до 150 мкм. Спекание ИК-порошка с последующим горячим прессованием было использовано для изготовления Ик-тиглей В качестве электродного материала для плазменной резки был разработан ИК-композит с 15 мас.% оксида иттрия, выбранный для необходимого сочетания высокой температуры плавления и электропроводности в сочетании с низкой работой электронов. Материал готовили прессованием и спеканием в водороде при температуре 2273 К в течение 30 мин до получения плотности 94%. Сплавы на основе ИК, содержащие до 15% легирующих добавок ниобия, титана, циркония или гафния, были консолидированы в лабораторных масштабах из предварительно легированных порошков методом импульсного электротокового спекания. Гомогенность была улучшена по сравнению с предыдущей работой с элементарными порошками, и были достигнуты плотности, близкие к 98%. Использование элементарных порошков было также признано непригодным для получения четвертичных сплавов Ик, поскольку в расплавленных сплавах не удалось получить желаемые микроструктуры.

Методы порошковой металлургии были использованы для получения пористого Ик для использования в качестве фильтров или в других приложениях. Традиционные методы прессования и спекания были использованы для получения пористого Ик-металлического фильтра, который связан с компонентами Ик-сплава. Склеивание и окончательное спекание при 2173 К проводили в вакуумной печи при приложенной нагрузке 22 Н на площади 0,5 см2. использование графитовой оснастки. Была достигнута плотность 47% теоретической. Сжатие при комнатной температуре впоследствии увеличивало плотность до 67%, чтобы получить желаемый расход для фильтра. Шламовое литье исследовано как способ получения пористых ИК-компонентов с контролируемой плотностью и размером пор. После удаления воскового связующего образцы предварительно спекали в аргоне в течение одного часа при температуре 1273 К до достижения плотности 33%. Спекание в вакууме в течение одного часа при 1473 К и 1573 К привело к плотности 35% и 46% соответственно.