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鉭(Tantalum)的介紹

發(fā)布時間:2019-04-26人氣:6845 次
鉭材在大多數(shù)無機酸中耐蝕性能非常優(yōu)良,和玻璃非常相似,在化學工業(yè)中具有重要用途,除了氫氟酸、氟、發(fā)煙硫酸和堿外,幾乎能耐一切化學介質(包括沸點的鹽酸、硝酸和175℃以下的硫酸)的腐蝕。

鉭對75%以下稀硫酸耐蝕性能優(yōu)良,可使用于任何溫度;對不充氣的濃硫酸可用于160~170℃;對充氣的濃硫酸可用于250~260℃,超過此溫度腐蝕就增大。一般在170℃以上高溫使用前要先進行試驗研究。鉭材對磷酸的耐蝕性能也較好,但酸中如含有微量的氟(>4ppm)時,則腐蝕率加大。

鉭材在堿中通常不耐蝕,會變脆,在高溫、高濃度下腐蝕更快。

鉭能與高溫氣體(惰性氣體除外)反應,O2、N2、H2等可滲入內部使之變脆,如與初生態(tài)H接觸,也會吸氫變脆。因此,鉭材設備不可與較活性金屬(如Fe、Al、Zn)等接觸,因為易構成鉭—鐵(Al、Zn)原電池,由此原電池反應產(chǎn)生的氫將破壞鉭陰極,使設備失效。如果用氫超電壓極小的一小塊鉑(面積大約為鉭的萬分之一)與鉭連接,那么所有的氫將在鉑上放出,可以避免氫對鉭的破壞。

鉭材耐蝕性能優(yōu)異,但價格昂貴,所以其應用形式主要是復合板和襯里,并且為了降低成本,鉭層的厚度希望盡可能的薄,所以復合板或襯里焊接非常困難,因為鉭材和鋼材的熔點相差懸殊,(鉭材的熔點為2996℃,鋼材的熔點為1400℃)且Fe與Ta在高溫下會形成Fe2Ta脆性金屬間化合物,如果措施不當,容易導致焊縫開裂。

在薄層鉭鋼復合板或襯里的焊接中,復層的厚度對其可焊性有重要影響,圖1是Ta1/16MnR復合板焊接示意圖,復層厚度h越小,復合界面上的溫度T越高。當T>1500℃時,界面上的16MnR就會出現(xiàn)一個熔化區(qū)。而Fe和Ta在1460℃時將發(fā)生共晶反應,產(chǎn)生Fe2Ta脆性金屬間化合物,在焊接應力作用下,很容易產(chǎn)生裂紋并且在界面上鉭的一側會向鉭焊縫熔池方向擴展,嚴重時會產(chǎn)生貫穿性的裂紋,這時基層被熔化的鐵將穿過貫穿性裂紋向鉭焊縫熔池中擴散,并與鉭發(fā)生反應生成Fe2Ta脆性化合物,使焊縫開裂。

為了防止產(chǎn)生這種現(xiàn)象的首要因素就是適當增加復層厚度或采取其他措施降低界面溫度,例如在界面預先復合異常外一層其它導熱迅速的金屬,以便把焊接時產(chǎn)生的熱量向四周遷移。關于復層厚度和復合板可焊性的關系,經(jīng)過大量試驗,可以建立一個界面溫度Ts與復層厚度h之間關系的模型。如圖2。

當h≤2.0mm時,界面鋼發(fā)生熔化,鐵擴散到焊縫中,焊縫出現(xiàn)裂紋。當h>2.0mm時,可以實現(xiàn)鉭鋼復合板的焊接,且復層厚度越大,可焊性越好。一般情況下,復層厚度選用2.5~4.0mm為宜。而用作襯里時,則用0.3~0.5mm即可。

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