Partículas de nióbio resistentes à alta temperatura

Por revestimento de silicida da superfície (como NBSI ₂) ou liga (como NB - 10W - 1ZR), a temperatura de resistência a oxidação das partículas de nióbio é aumentada de 600 graus de niobium para 1200-1400 graus C e a alta tensão de tona. Essa característica o torna um material de fabricação aditivo para os canais de refrigeração internos dos bicos de motores de foguete, capazes de suportar erosão a gás de alta temperatura; Simultaneamente, usado como uma camada de barreira de isolamento para reatores nucleares de sal fundido, resistente à corrosão de sal de fluoreto de 800 graus C e choque térmico.
A pureza das partículas de nióbio é maior ou igual a 99,95%, com controle rigoroso sobre oxigênio (O<500ppm) and nitrogen (N<100ppm) content, and possessing low neutron absorption cross section (1.1 bar) and radiation damage resistance (>5 dpa). Esse recurso é aplicável ao invólucro protetor dos sistemas de energia nuclear espacial, garantindo a operação termo longa - dos geradores termoelétricos isótopos em ambientes de irradiação; Também é usado para a primeira camada de reforço de parede de dispositivos de fusão para resistir à erosão da irradiação plasmática.

Fluxo de processo central

1, preparação de altos - pureza niobium matérias -primas

• Fusão de feixe de elétrons (EBM)

Ao bombardear matérias -primas de nióbio com altos feixes de elétrons de energia em um ambiente de vácuo, impurezas voláteis, como oxigênio, nitrogênio e carbono, são removidas e a pureza é aumentada para maior ou igual a 99,95%, estabelecendo o material para o processamento subsequente.

• Tratamento de liga

Adicionando elementos como tungstênio (w), hafnium (HF), zircônio (ZR) para formar altas - ligas de temperatura (como NB-10W-1ZR) e garantir a uniformidade da composição através da fusão de arco a vácuo (var).
2, processo de formação de pó

• Atomização plasmática (PA)

Alloy niobium ingots are melted into liquid droplets by a plasma torch under an inert atmosphere, and after cooling, they form high sphericity (>95%) partículas com uma faixa de tamanho de partícula de 15-150 μm.

• Desidrogenação hidrogenada (HDH)

Os lingotes de nióbio são esmagados após fragilização de hidrogênio a altas temperaturas e depois submetidos a desidrogenação a vácuo para obter partículas de formato irregular com menor custo, mas um teor de oxigênio um pouco maior.

• Triagem mecânica e classificação

Usando a tecnologia de triagem de vibração e classificação de fluxo de ar, a distribuição do tamanho de partícula pode ser controlada com precisão (como 15-53 μm para fabricação aditiva).
3, tratamento de modificação de superfície

• Preparação do revestimento de silicida

A deposição de vapor químico (DCV) é usada para gerar revestimentos nbsi ₂ ou mosi ₂ (espessura 10-30 μm) na superfície das partículas, aumentando a temperatura de resistência a oxidação de 600 graus C a 1400 graus C.

• Tratamento térmico a vácuo

Realize o recozimento de difusão em um ambiente de vácuo de 1200 - 1400 graus C para melhorar a adesão entre o revestimento e o substrato e evitar a descamação de alta temperatura.

• passivação

Reduzir a rugosidade da superfície (RA<0.5 μ m) and minimize stress concentration in high-temperature environments through electrolytic polishing or chemical polishing.
4, teste de desempenho e controle de qualidade

• Teste de propriedade física

Distribuição do tamanho das partículas (método de difração a laser), esfericidade (analisador de imagem), fluxo de fluxo (medidor de hall);
Densidade de vibração (maior ou igual a 4,5 g/cm ³) e detecção de porosidade.

• Análise de desempenho químico

Medição do conteúdo de O e N usando um analisador de oxigênio e nitrogênio (O<500ppm, N<100ppm);
ICP - MS detecta a uniformidade da distribuição de elementos de liga.

• Verificação de desempenho de alta temperatura

Teste de oxidação de 1400 graus C (ganho de peso de oxidação<1 mg/cm ² · h);
Teste de tração de alta temperatura e fluência (deformação de fluência<1% at 1000 ° C/100h).

High sphericity (>95%) e distribuição uniforme de tamanho de partícula (15 - 53 μm) Partículas de doação com excelente fluxo, atendendo aos requisitos de processos de fabricação aditivos, como fusão seletiva a laser (SLM). Esse recurso é usado para fabricar estruturas compostas na borda principal da aeronave hipersônica, alcançando a proteção térmica do gradiente; Como material de reparo para lâminas de turbinas do motor aeronave, o revestimento a laser é usado para restaurar o desempenho de alta temperatura.
A combinação de baixa densidade (8,57 g/cm ³) e resistência à corrosão do metal líquido (taxa de corrosão anual<0.01mm) makes it a coating material for sodium cooled fast reactor fuel cladding tubes, reducing structural weight and withstanding 550 ° C liquid sodium corrosion; It is also used as an internal protective layer for satellite propellant storage tanks to prevent corrosion by hydrazine fuels.
As partículas de nióbio resistentes a alta temperatura atingem requisitos leves, de longa vida útil e de alta confiabilidade nos motores aeroespaciais, estruturas de blindagem de sistemas de energia nuclear e bordas principais de aeronaves hipersônicas por meio de sinergia multi -característica, tornando -se o principal suporte material para equipamentos de tecnologia ambiental extrema.

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