Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ

Рассмотрено влияние чистоты шихтовых материалов на стехиометрию сплава с памятью формы марки ТН-1 на основе никелида титана. Показано, что наиболее приемлемыми прекурсорами для получения никелида титана точного состава с заданной температурой восстановления формы являются высокочистые йодидный титан...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Коцарь, М.Л., Никонов, В.И., Анищук, Д.С., Ахтонов, С.Г., Заводчиков, С.Ю., Зиганшин, А.Г., Смирнов, В.Г., Штуца, М.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2012
Назва видання:	Вопросы атомной науки и техники
Теми:	Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109024
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ / М.Л. Коцарь, В.И. Никонов, Д.С. Анищук, С.Г. Ахтонов, С.Ю. Заводчиков, А.Г. Зиганшин, В.Г. Смирнов, М.Г. Штуца // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 5. — С. 93-97. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-109024
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1090242025-02-09T14:04:02Z Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ Йодидний титан – перспективний матеріал для отримання сплавів з пам'яттю форми і водородостійких сплавів теплообмінного устаткування ЯЕУ Iodide titanium – perspective material for shape memory alloys and hydrogen-resistant alloys for heat-exchange equipment of nuclear power installations Коцарь, М.Л. Никонов, В.И. Анищук, Д.С. Ахтонов, С.Г. Заводчиков, С.Ю. Зиганшин, А.Г. Смирнов, В.Г. Штуца, М.Г. Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок Рассмотрено влияние чистоты шихтовых материалов на стехиометрию сплава с памятью формы марки ТН-1 на основе никелида титана. Показано, что наиболее приемлемыми прекурсорами для получения никелида титана точного состава с заданной температурой восстановления формы являются высокочистые йодидный титан марки ТИ-1 и электролитический никель марки Н-0. Йодидный титан в качестве компонента шихты при выплавке водородостойких α-сплавов для теплообменного оборудования ЯЭУ будет способствовать увеличению срока службы наиболее ответственных изделий. Розглянуто вплив чистоти шихтових матеріалів на стехіометрію сплаву з пам'яттю форми марки ТН-1 на основі нікеліду титану. Показано, що найбільш прийнятними прекурсорами для одержання нікеліду титану точної сполуки із заданою температурою відновлення форми є високочисті йодидний титан марки ТИ-1 і електролітичний нікель марки Н-0. Йодидний титан як компонент шихти при виплавці водородостійких α-сплавів для теплообмінного устаткування ЯЕУ буде сприяти збільшенню терміну служби найбільш відповідальних виробів. The work presents the results of investigations aimed at assessment of furnace charge materials impact on stehiometry of shape memory alloy (TH1 grade) on the basis of nickelide titanium. It is shown that highly pure iodide titanium of ТИ grade and electrolytic nickel of H-0 grade are the most appropriate precursors for generation of nickelide titanium with fixed temperature of shape recovery. Iodide titanium, if used as furnace charge component in the process of melting of hydrogen-resistant α-alloys for heat-exchange equipment of nuclear power installations, will contribute to the increase of major devices service life. 2012 Article Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ / М.Л. Коцарь, В.И. Никонов, Д.С. Анищук, С.Г. Ахтонов, С.Ю. Заводчиков, А.Г. Зиганшин, В.Г. Смирнов, М.Г. Штуца // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 5. — С. 93-97. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109024 669.295 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
spellingShingle	Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок Коцарь, М.Л. Никонов, В.И. Анищук, Д.С. Ахтонов, С.Г. Заводчиков, С.Ю. Зиганшин, А.Г. Смирнов, В.Г. Штуца, М.Г. Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ Вопросы атомной науки и техники
description	Рассмотрено влияние чистоты шихтовых материалов на стехиометрию сплава с памятью формы марки ТН-1 на основе никелида титана. Показано, что наиболее приемлемыми прекурсорами для получения никелида титана точного состава с заданной температурой восстановления формы являются высокочистые йодидный титан марки ТИ-1 и электролитический никель марки Н-0. Йодидный титан в качестве компонента шихты при выплавке водородостойких α-сплавов для теплообменного оборудования ЯЭУ будет способствовать увеличению срока службы наиболее ответственных изделий.
format	Article
author	Коцарь, М.Л. Никонов, В.И. Анищук, Д.С. Ахтонов, С.Г. Заводчиков, С.Ю. Зиганшин, А.Г. Смирнов, В.Г. Штуца, М.Г.
author_facet	Коцарь, М.Л. Никонов, В.И. Анищук, Д.С. Ахтонов, С.Г. Заводчиков, С.Ю. Зиганшин, А.Г. Смирнов, В.Г. Штуца, М.Г.
author_sort	Коцарь, М.Л.
title	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ
title_short	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ
title_full	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ
title_fullStr	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ
title_full_unstemmed	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ
title_sort	йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования яэу
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109024
citation_txt	Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ / М.Л. Коцарь, В.И. Никонов, Д.С. Анищук, С.Г. Ахтонов, С.Ю. Заводчиков, А.Г. Зиганшин, В.Г. Смирнов, М.Г. Штуца // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 5. — С. 93-97. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT kocarʹml jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT nikonovvi jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT aniŝukds jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT ahtonovsg jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT zavodčikovsû jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT ziganšinag jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT smirnovvg jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT štucamg jodidnyjtitanperspektivnyjmaterialdlâpolučeniâsplavovspamâtʹûformyivodorodostojkihsplavovteploobmennogooborudovaniââéu AT kocarʹml jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT nikonovvi jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT aniŝukds jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT ahtonovsg jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT zavodčikovsû jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT ziganšinag jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT smirnovvg jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT štucamg jodidnijtitanperspektivnijmateríaldlâotrimannâsplavívzpamâttûformiívodorodostíjkihsplavívteploobmínnogoustatkuvannââeu AT kocarʹml iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT nikonovvi iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT aniŝukds iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT ahtonovsg iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT zavodčikovsû iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT ziganšinag iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT smirnovvg iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations AT štucamg iodidetitaniumperspectivematerialforshapememoryalloysandhydrogenresistantalloysforheatexchangeequipmentofnuclearpowerinstallations
first_indexed	2025-11-26T15:16:40Z
last_indexed	2025-11-26T15:16:40Z
_version_	1849866533615960064
fulltext	ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №5(81) 93 УДК 669.295 ЙОДИДНЫЙ ТИТАН – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ И ВОДОРОДОСТОЙКИХ СПЛАВОВ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЯЭУ М.Л. Коцарь1, В.И. Никонов1, Д.С. Анищук2, С.Г. Ахтонов2, С.Ю. Заводчиков2, А.Г. Зиганшин2, В.Г. Смирнов2, М.Г. Штуца2 1ОАО «ВНИИХТ», Москва, Россия E-mail: kotsar@vniiht.ru, факс (499)324-54-41; 2ОАО «Чепецкий механический завод», Глазов, Россия E-mail: post@chmz.net, факс (34141)3-45-07 Рассмотрено влияние чистоты шихтовых материалов на стехиометрию сплава с памятью формы марки ТН-1 на основе никелида титана. Показано, что наиболее приемлемыми прекурсорами для получения нике- лида титана точного состава с заданной температурой восстановления формы являются высокочистые йо- дидный титан марки ТИ-1 и электролитический никель марки Н-0. Йодидный титан в качестве компонента шихты при выплавке водородостойких α-сплавов для теплообменного оборудования ЯЭУ будет способство- вать увеличению срока службы наиболее ответственных изделий. Сплавы с памятью формы применяются в авиа- ционно-космической, судостроительной, медицин- ской и других отраслях промышленности. Сплав титан-никель марки ТН-1 (другие названия: никелид титана, нитинол) является лидером среди материа- лов с памятью формы по применению и изученно- сти. В РФ наблюдается отставание от передовых стран Запада и Востока в освоении технологий и выпуске сплавов с памятью формы примерно на 20 лет, несмотря на объективную потребность ши- рокого применения их в перечисленных отраслях. Выпуск нитинола в РФ составляет примерно 1,5 т в год и не превышает 0,75 и 15 % от выпуска его в США и КНР соответственно. В настоящее время активно проводятся работы по получению и применению сплава ТН1 с памятью формы на основе никелида титана. Основной харак- теристикой изделий из этого сплава является темпе- ратура восстановления их формы после деформаци- онной обработки. Стабильность этой характеристи- ки или очень узкий интервал её изменения, особо важные для изделий медицинской техники, опреде- ляются постоянством соотношения содержаний ти- тана и никеля в сплаве, которое зависит от чистоты исходных компонентов, особенно по содержанию примесей внедрения (H, C, N, O). Массовая доля титана и никеля в сплаве экви- молярного состава TiNi составляет 44,93 и 55,07 %. Изменение состава в пределах 1,5 мас.% титана или никеля меняет температуру начала и конца восста- новления формы в интервале от +110 до -70 °С [1]. При использовании сплава ТН-1 в качестве меди- цинских имплантатов температура восстановления формы должна соответствовать температуре тела человека ((36 ± 2) °С) и необходимо соблюдение его состава с точностью до 0,2 % [2]. В табл. 1 показано влияние 6 основных примесей в исходном нелеги- рованном титане марок ВТ1-0, ВТ1-00 на основе губчатого титана и йодидном титане марки ТИ-1 на стехиометрию сплава ТН-1, полученного с их ис- пользованием. Таблица 1 Влияние основных примесей в исходном титане на стехиометрию сплава ТН-1 Материал ВТ1-0 ВТ1-00 ТИ-1 TН-1 [3] Элемент мас. % мольн. % мас. % мольн. % мас. % мольн. % мас. % мольн. % к Ti 1. Водород 0,01 0,473 0,008 0,379 0,001 0,0475 0,0015 0,1548 2. Углерод 0,07 0,279 0,05 0,199 0,01 0,0575 0,018 0,1554 3. Азот 0,04 0,137 0,04 0,137 0,002 0,0068 0,006 0,0446 4. Кислород 0,20 0,596 0,10 0,298 0,01 0,0299 0,17 1,0947 5. Кремний 0,10 0,170 0,08 0,136 0,01 0,0170 0,01 0,0371 6. Железо 0,25 0,214 0,15 0,129 0,005 0,0043 <0,01 0,0186 7. Сумма (Σ) 0,73 1,869 0,428 1,278 0,038 0,1630 0,2155 1,5052 В сплаве ТН-1 Тi Ni Тi Ni Тi Ni Тi Ni Мас. доля к (Ti+Ni), % 44,46 55,54 44,61 55,39 44,89 55,11 45,71 54,29 Мас. доля к (100-Σ), % 44,14 55,13 44,42 55,15 44,87 55,09 45,98 53,8 Состав Ti0,981Ni Ti0,987 Ni Ti0,998Ni Ti1,032Ni 94 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №5(81) Из данных таблицы следует, что наиболее при- емлемым прекурсором для получения никелида ти- тана является йодидный титан марки ТИ-1 по ТУ 48-4-282-86 чистотой не менее 99,95 %, так как при его использовании состав сплава ТН-1 приближаетcя к соединению ТiNi, а следовательно, его потребительские свойства будут наиболее ста- бильными. Стехиометрия сплава ТН-1 будет ме- няться в сторону уменьшения массовой доли титана в нём в зависимости от роста содержания примесей во втором компоненте сплава (никеле) и состава атмосферы при его выплавке. Это подтверждено экспериментально в работе [1], в которой показано, что использование йодидного титана марки ТИ-1 и никеля марки Н-0 чистотой не менее 99,95 и 99,99 % соответственно обеспечивает более низкое содержа- ние примесей в сплаве и способствует снижению объёмной доли включений интерметаллического соединения (ИМС) Ti2Ni, ухудшающего пластич- ность сплава и влияющего на температуру восста- новления формы. Наиболее однородные по составу и структуре слитки сплава ТН-1 с минимальной объёмной долей включений ИМС Ti2Ni получают в процессе вакуумной индукционной плавки в уста- новке с холодным тиглем [1]. Для большинства сплавов титана примеси име- ют существенное влияние на механические свойства и, как следствие, на потребительские характеристи- ки. Для никелида титана влияние примесей играет, скорее, негативную роль, поскольку его основные рабочие характеристики практически не связаны с прочностью основы. Дополнительное упрочнение никелида титана приводит к увеличению сопротив- ления деформации, а также к повышению риска раз- рушения заготовок при деформации из-за увеличе- ния объемной доли хрупкого интерметаллида Ti2Ni. Требования к химическому составу сплава ти- тан-никель с памятью формы медицинского назна- чения приведены в стандарте ASTMF-2063-05 [3] и табл. 2. На основе требований этого стандарта, тре- бований ГОСТ 849-70, ГОСТ 19807-91, ТУ 1814-545-07510017-2004 и ТУ 48-4-282-86 к хи- мическому составу никеля и титана сформулирова- ны предельные требования к химическому составу титана, обеспечивающего получение сплава ТН1 с памятью формы медицинского назначения. Они разработаны исходя из баланса каждой примеси в сплаве и следующих допущений: - процент примеси в ТН-1 = 0,55 % примеси в Ni + 0,45 % примеси в Ti; - минимальный процент примеси в Ti = (мин. % прим. в ТН-1 – 0,55 % прим. в Ni Н-0)/ 0,45; - максимальный процент примеси в Ti = (макс. % прим. в ТН-1 – 0,55 % прим. в Ni Н-1у или Н-1)/0,45; - для примесей из ASTMF 2063-05 для ТН-1, со- держание которых в никеле не лимитируется (N, H, O, Nb, Cr), и Co расчётные величины умножены на 0,5; - максимально допустимое содержание никеля в титане оценено, исходя из его вклада в половину погрешности определения никеля в ТН-1 (± 0,2 %). Из данных табл. 2 следует: 1. Для получения сплава ТН-1 с минимальным содержанием примесей в соответствии с ASTMF 2063-05 пригодны только йодидный титан (или рав- ноценный ему по качеству) и никель марок ТИ-1 и Н-0. При этом фактическое содержание кислорода, углерода и хрома в ТИ-1 не должно превышать 0,0045; 0,002 и 0,001 % соответственно. 2. Для получения сплава ТН-1 с промежуточным и максимальным содержанием примесей в соответ- ствии с ASTMF 2063-05 пригодны йодидный титан и никель марок ТИ-2 и Н-1у и Н-1, а также титан марки ВТ1-00 для производства СПМ по ТУ 1814-545-07510017-2004. При этом содержание кислорода, меди и хрома в ТИ-2 и ВТ1-00 для СПМ должно быть ниже требований ТУ, а фактическое содержание кобальта и меди в никеле марок Н-1у и Н-1 не должно превышать 0,05, и 0,015 % соответ- ственно. 3. Использование титановой губки и нелегиро- ванного титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 по ГОСТ 19807-91 для получения сплава ТН-1 меди- цинского назначения проблематично вследствие высокого содержания в них примесей азота, водоро- да, железа и кислорода, но возможно для примене- ния сплава в других отраслях – авиации, судострое- нии, атомной энергетике. Потребности в йодидном титане для выплавки сплавов с памятью формы в РФ составляют пример- но 10 т/г. Ряд предприятий ГК «Росатом» проводит работы по освоению деформационного передела металличе- ского нелегированного титана марки ВТ-1-0 и изго- товлению из него труб различного диаметра. В про- цессах токарной и деформационной обработки слитков и заготовок образуются обороты в основ- ном в виде стружки (до 50 %). Они могут стать ис- ходным сырьём для получения титана высокой чис- тоты (ТиВЧ) методом йодидного рафинирования. Титан и его сплавы используются в теплообмен- ном оборудовании атомной энергетики [4, 5]. В на- стоящее время созданы предпосылки для внедрения высокоэффективных топливных циклов на дейст- вующих АЭС с ВВЭР [6]. Cрок службы реакторов типа ВВЭР, включая парогенерирующие установки, необходимо увеличить до 60 лет. Одной из основных причин преждевременного выхода из строя титановых изделий энергетического оборудования АЭС и транспортных ЯЭУ является трещинообразование вследствие гидрирования (на- водороживания) титана и его деформируемых спла- вов при достижении содержания водорода в них примерно 0,06 % (~ 1,5 % TiH2). В свою очередь, ускоренное гидрирование титана и его сплавов про- исходит из-за недостаточно чистой основы титана (сумма примесей 0,5…1,0 %) и использования леги- рующих добавок (V, Mn, Fe, Mo и др.), стабилизи- рующих ОЦК-фазу β-титана и способствующих ин- тенсификации этого процесса. Большинство при- месных и легирующих элементов образуют с тита- ном ИМС, которые, концентрируясь главным обра- зом на границах зёрен, являются геттерами и акку- муляторами водорода, а также катализаторами в процессах гидрирования. ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №5(81) 95 Таблица 2 Химический состав кованых никель-титановых сплавов с памятью формы по ASTMF 2063-05, исходных никеля и титана и предельные требования к титану для получения сплава ТН1 медицинского назначения Примечания: 0,5 от максимальной суммы азота и кислорода, равной 0,05 %; фактическое содержание. Светло-серым цветом выделены содержания примесей в исходных компонентах сплава ТН-1, которые превышают допустимые для получения сплава с минимальным их содержанием. Тёмно-серым цветом выделены содержания примесей в исходных компонентах сплава ТН-1, которые превышают допустимые для получения сплава с максимальным их содержанием. Массовая доля, % ASTMF 2063-05 ГОСТ 849-70 ТУ 48-4-282-86 ГОСТ 19807-91 ТУ 1814-545-2004 ТН-1 ТН-1 Н-0 Н-1у Н-1 ТИ-1 ТИ-2 ВТ1-00 ВТ1-0 ВТ1-00 для СПМ Требования к Ti Элемент мин. макс. не более не более не более не более не более не более не более не более мин. макс. Никель 54,7±0,2 57,0±0,2 99,99 99,93 99,93 0,005 0,015 - - 0,015 ≤0,2 ≤0,2 Титан 45,3±0,2 42,8±0,2 - - - 99,95 99,80 99,5 99,0 99,80 99,95 99,60 Азот 0,004 0,025 - - - <0,002 <0,01 0,04 0,04 0,012 ≤0,0045 ≤0,03 Водород 0,0005 0,005 - - - 0,0001 <0,002 0,008 0,010 0,005 ≤0,0006 ≤0,006 Железо 0,01 0,050 0,002 0,01 0,01 0,005 0,05 0,15 0,25 0,04 0,02 0,10 Кислород 0,004 0,025* - - - <0,01 <0,03 0,10 0,20 0,055 ≤0,0045 ≤0,03 Кобальт 0,001 0,050 0,005 0,10 0,10 - - - - - <0,001 0,05 Медь 0,001 0,010 0,001 0,015 0,02 <0,001 <0,01 - - 0,01 0,001 0,004 Ниобий 0,004 0,025 - - - <0,003 <0,003 - - - ≤0,0045 ≤0,03 Углерод 0,002 0,050 0,005 0,01 0,01 0,01 0,03 0,05 0,07 0,015 ≤0,002 ≤0,10 Хром 0,001 0,010 - - - 0,005 0,03 - - 0,025 ≤0,001 ≤0,01 Сумма прим. 0,0275 0,25 0,01 0,07 0,07 0,05 0,20 0,5 1,0 0,20 ≤0,0391 ≤0,36 Число прим. 9 9 17 14 14 12 12 5 5 10 9 9 96 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №5(81) Получающиеся металлогидридные соединения становятся источниками дефектов и трещинообра- зования в титане и его сплавах. Для повышения водородостойкости титана и его сплавов для ядерной энергетики необходимо повы- шать требования к чистоте шихтовых материалов за счёт использования губчатого титана повышенной чистоты и (или) йодидного титана. Необходимо провести дополнительную очистку титана от эле- ментов β-стабилизаторов: Н, Si, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Nb, Ta, W. Очистка титана от некоторых из перечисленных элементов достигается при ваку- умном электронно-лучевом переплаве (элементы, более летучие чем титан: Н, Mn, Fe, Cu). Вакуумный переплав позволяет уменьшить массовую долю во- дорода в титане до 10-4 [8]. Требуемая прочность и пластичность сплавов при этом может быть достигнута в результате леги- рования α-стабилизаторами (Al, O) и нейтральными упрочнителями (Zr, Sn и др.). Зависимость среднего предела прочности (σв ср) и относительного удлине- ния (δср) титановых сплавов [5, 7] от суммы алюми- ниевого и молибденового эквивалентов описывается линейными уравнениями с коэффициентами корре- ляции 0,98 и 0,83 соответственно: σв ср(МПа) = (65,09 ±4,02)·([Al]экв + [Mo] экв) + (308,49 ± 25,7), (1) δср(%) = - (1,083 ±0,218)·([Al]экв + [Mo] экв) + (19,125 ±1,36). (2) Уравнения позволяют по необходимым величи- нам предела прочности и относительного удлинения титановых сплавов оценить суммарный алюминие- вый и молибденовый эквиваленты. Молибденовый эквивалент для нелегированного титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 приблизительно равен 0,5 и 0,8, для йодидного титана он не превышает 0,07. Зная чисто- ту титановой основы, требуемую прочность и пла- стичность сплава и оценивая алюминиевый эквива- лент сплава путём вычитания из суммы молибдено- вого эквивалента, можно подобрать массовую долю α-стабилизаторов (Al, O) и нейтральных упрочните- лей (Zr, Sn) и спрогнозировать состав новых водо- родостойких α-сплавов на основе титана для тепло- обменного оборудования ЯЭУ. Метод йодидного рафинирования позволяет в промышленных условиях использовать отходы и обороты производства и очищать титан от азота, водорода, кислорода, углерода и ряда металличе- ских примесей, включая β-стабилизаторы [9-12]. Массовая доля β-стабилизирующих элементов – водорода, железа, кремния, марганца, меди, никеля и хрома – в йодидном титане невелика и составляет 0,0001; 0,0014; < 0,0008; < 0,001; < 0,001; 0,009 и 0,0009 % соответственно. Содержание α-стабили- заторов – алюминия и азота в нём не превышает 0,002 %, кислорода и углерода – 0,01 %. Интеграль- ная чистота йодидного титана марки ТИ-1 превос- ходит 99,95 %, молибденовый эквивалент не пре- вышает 0,07, а микротвёрдость находится в интер- вале 1090…1180 МПа (111…120 кгс/мм2) [7, 10-12]. ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» рекомендует для изготовления теплообменного и корпусного обору- дования ЯЭУ более низкое содержание примесей в титановых сплавах по сравнению с требованиями ГОСТ 19807-91, а именно: N, O, C, Si, Fe – не более 0,01 %; H, Ni, Co – не более 0,001 % [4]. Этим тре- бованиям (кроме никеля) отвечает йодидный титан марки ТИ-1 [10-12]. Йодидный титан (рисунок) в качестве компонен- та шихты для выплавки α-титановых сплавов сни- жает массовую долю β-стабилизирующих элементов и молибденовый эквивалент в них. Это, в свою оче- редь, позволит увеличить срок службы титановых изделий за счёт уменьшения нижней границы диа- пазона допустимого содержания водорода и сниже- ния их наводороживания. Одновременно это приве- дёт к росту срока их службы в ядерной энергетике, а также будет способствовать повышению конкурен- тоспособности йодидного титана в производстве особо ответственных изделий из титановых сплавов. Прутки йодидного титана марки ТИ-1 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. М.Ю. Коллеров, А.В. Александров, С.Ю. Куз- нецов, С.А. Делло, В.В. Константинов, А.В. Овчин- ников, Е.И. Орешко, В.А. Лобастов. Влияние метода и технологии плавки на структуру и свойства слит- ков сплавов на основе никелида титана // Титан. 2011, №2 (32), с. 22-28. 2. А.В. Александров, Е.А. Афонин, С.А. Делло, М.Ю. Коллеров, В.В. Константинов, С.Ю. Кузнецов, И.С. Полькин. Основы плавки титана и сплавов на его основе в установке с холодным тиглем // Титан. 2010, №2 (28), с. 46-41. 3. ASTMF-2063-05. Стандартная спецификация для кованых никель-титановых сплавов с памятью формы для медицинских приборов и хирургических имплантов. 2005. 4. И.А. Cчастливая, С.С. Ушков, Э.А. Карасёв, И.В. Левин. Проблемы создания нормативно- технической базы титановых сплавов для оборудо- вания, трубопроводов и корпусных конструкций атомных энергоблоков нового поколения // Титан. 2009, №1 (23), с. 50-53. 5. М.Л. Коцарь, С.А. Лавриков, В.И. Никонов, Ал.В. Александров, С.Г. Ахтонов, Ан.В. Александ- ров. Высокочистые титан, цирконий и гафний в ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №5(81) 97 ядерной энергетике // Атомная энергия. 2011, т. 111, в. 2, с. 72-77. 6. В.В. Новиков, В.А. Маркелов, А.А. Кабанов. Материалы для твэлов и ТВС // Ядерное топливо нового поколения для АЭС. Результаты разработ- ки, опыт эксплуатации и направления развития: Тез. докл. Научно-технической конференции ОАО «ТВЭЛ» НТК-2010, 17-19 декабря 2010 г. Москва, ОАО «ВНИИНМ», 2010, с. 23, 24. 7. М.Л. Коцарь, С.А. Лавриков, В.И. Никонов, Ал.В. Александров, С.Г. Ахтонов, С.В. Чинейкин. Повышение чистоты основы титановых сплавов для ядерной энергетики – залог продления срока служ- бы изделий из них за счёт снижения гидрирования // Титан. 2011, №2 (32), с. 29-36. 8. А.В. Минакова, В.Н. Минаков, Н.В. Минаков. К вопросу о влиянии водорода в слитках титана технической чистоты на пластичность // Тез. докл. Межд. конф. «Водородное материаловедение и хи- мия гидридов металлов», Кацивели, 2–8 сентября 1997, с. 87. 9. Р.Ф. Ролстен. Йодидные металлы и йодиды металлов / Перев. с англ. / Под ред. А.И. Беляева и В.Н. Вигдоровича. М.: «Металлургия», 1967, с. 86-89. 10. А.В. Елютин, Н.Д. Денисова, А.П. Баскова, О.П. Быстрова. Поведение примесей при получении высокочистого титана методом йодидного рафини- рования // Научные труды ГИРЕДМЕТа. М., 1981, т. 106, с. 3-9. 11. М.Л. Коцарь, В.В. Антипов, С.Г. Ахтонов и др. Титан высокой чистоты. Перспективы примене- ния и получения // Титан. 2009, №3 (25), с. 34-38. 12. М.Л. Коцарь, О.Г. Моренко, М.Г. Штуца и др. Получение высокочистых титана, циркония и гафния методом йодидного рафинирования в про- мышленных условиях // Неорганические материа- лы. 2010, т. 46, №3, с. 332-340. Статья поступила в редакцию 23.07.2012 г. ЙОДИДНИЙ ТИТАН – ПЕРСПЕКТИВНИЙ МАТЕРІАЛ ДЛЯ ОТРИМАННЯ СПЛАВІВ З ПАМ'ЯТТЮ ФОРМИ І ВОДОРОДОСТІЙКИХ СПЛАВІВ ТЕПЛООБМІННОГО УСТАТКУВАННЯ ЯЕУ М.Л. Коцарь, В.І. Ніконов, Д.С. Аніщук, С.Г. Ахтонов, С.Ю. Заводчиков, А.Г. Зіганшин, В.М. Смирнов, М.Г. Штуца Розглянуто вплив чистоти шихтових матеріалів на стехіометрію сплаву з пам'яттю форми марки ТН-1 на основі нікеліду титану. Показано, що найбільш прийнятними прекурсорами для одержання нікеліду титану точної сполуки із заданою температурою відновлення форми є високочисті йодидний титан марки ТИ-1 і електролітичний нікель марки Н-0. Йодидний титан як компонент шихти при виплавці водородостійких α-сплавів для теплообмінного устаткування ЯЕУ буде сприяти збільшенню терміну служби найбільш відпо- відальних виробів. IODIDE TITANIUM – PERSPECTIVE MATERIAL FOR SHAPE MEMORY ALLOYS AND HYDROGEN-RESISTANT ALLOYS FOR HEAT-EXCHANGE EQUIPMENT OF NUCLEAR POWER INSTALLATIONS M.L. Kotsar, V.I. Nikonov, D.S. Anyshchuk, S.G. Ahtonov, S.U. Zavodchikov, A.G. Ziganshin, V.G. Smirnov, M.G. Shtutsa The work presents the results of investigations aimed at assessment of furnace charge materials impact on ste- hiometry of shape memory alloy (TH1 grade) on the basis of nickelide titanium. It is shown that highly pure iodide titanium of ТИ grade and electrolytic nickel of H-0 grade are the most appropriate precursors for generation of nick- elide titanium with fixed temperature of shape recovery. Iodide titanium, if used as furnace charge component in the process of melting of hydrogen-resistant α-alloys for heat-exchange equipment of nuclear power installations, will contribute to the increase of major devices service life.

Йодидный титан – перспективный материал для получения сплавов с памятью формы и водородостойких сплавов теплообменного оборудования ЯЭУ

Репозитарії

Схожі ресурси