RU1750256C

RU1750256C - Геттерный сплав

Info

Publication number: RU1750256C
Authority: RU
Inventors: Н.П. Реутова; Е.Ю. Сигалова; Ю.М. Пустовойт; В.Л. Столяров; Л.М. Мнасина; А.Я. Яблонский; Т.Н. Бердяева
Original assignee: Институт порошковой металлургии
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1994-07-15

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлругии, в частности к геттерным сплавам, используемым для создания и поддержания высокого вакуума в различных устройствах. Сущность изобретения: предложенный геттерный сплав имеет следующий состав, мас.%: ванадий 20 - 35, кальций 0,1 -0,5, титан - остальное. 1 табл.

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам нераспыляемых газопоглотителей (геттеров), и может быть использовано для создания и поддержания высокого вакуума в различных устройствах, например в оболочках топливных стержней установок ядерной энергетики, а также в электронно-вакуумных приборах.

Известен геттерный сплав, содержащий, мас.%: V 20-35, Ca 0,1-0,5, Zr - остальное, предназначенный для работы в условиях вакуума.

Недостатком этого сплава является его сравнительно невысокая удельная скорость сорбции по водороду, которая при температуре активирования 400^оС и температуре испытания 200^оС составляет 2,2 л/с ˙ см².

Наиболее близким по составу к предлагаемому является сплав, описываемый формулой
Ti (V_1-a-bFe_aAl_b)_xCr_yMn_z, где y=0-0,2,
x + y ≅ 2,
а = 0-0,4,
b = 0-0,2,
a + b ≅ 0,5,
(1-a-b) x ≥ 1,
z = 0-(2-x-y).

Сплав используют для абсорбции вредных газов в вакуумных трубках и других вакуумных системах.

Сплав обладает достаточно хорошими сорбционными свойствами. Сплав, имеющий состав, мас.%: Ti 43,5; V 56,7 (в приведенной выше формуле a = b = y = z = 0, х = 1, а атомные доли заменены на мас.%), обладает удельной скоростью сорбции водорода 1,5 л/с ˙ см² при температуре активирования 250^оС и температуре испытания 20^оС.

Недостатком известного сплава является его недостаточно высокая удельная скорость сорбции по водороду, исключающая возможность его применения в ряде приборов.

Целью изобретения является создание сплава с более высокой скоростью сорбции водорода.

Для достижения указанной цели в качестве геттерного материала используют сплав, содержащий, мас.%: V 20-35; Са 0,1-0,5; Ti 64,5-79,9.

Сущность изобретения заключается в следующем. В качестве основы сплава взят титан как элемент, имеющий низкую энергию растворения и диффузии газов, что позволяет использовать его в качестве активного газопоглотителя. В титановую основу введен ванадий, снижающий температуру аллотропического превращения и стабилизирующий β-структуру титана при пониженных температурах.

Кроме того, наличие ванадия в сплаве обеспечивает его упрочнение и повышает коррозионную стойкость. Содержание ванадия в сплаве 20-35 мас.%. При содержании менее 20 мас.%, как показали эксперименты, не удается достичь высокого уровня скорости сорбции. Повышение содержания ванадия свыше 35 мас. % неэффективно и нецелесообразно по экономическим и экологическим соображениям. Кроме того, при этом происходит снижение скорости сорбции водорода.

Предлагаемый сплав содержит до 0,5 мас.% кальция как элемента, активно поглощающего водород. Кроме того, кальций, соединяясь с кислородом, растворенным в порошке, образует окись кальция, которая является антиспекающим агентом и поэтому способствует сохранению высокой пористости газопоглотителя при его многократном активировании. Повышение содержания кальция свыше 0,5 мас. % нецелесообразно, так как по результатам экспериментов при этом падает сорбционная активность сплава к водороду.

П р и м е р. Порошок сплава изготовляют гидридно-кальциевым восстановлением смеси окислов.

Для получения 1 кг сплава состава, мас.%: Ti 70; V 29,7; Ca 0,3, берут 1,167 кг TiO₂ (ТУ 6-10-1430-81 АНМ), 0,441 кг V₂O₃ марки ч. и в качестве восстановителя 1,915 кг СаН₂. Порошок смешивают в шаровой мельнице 4 ч. Восстановление подготовленной шихты проводят при 1175^оС в течение 6 ч в печах восстановления, охлаждение полученного спека - в аргоне. Затем проводят дробление, гашение, выщелачивание, отмывку и сушку готового порошка. Аналогично готовят остальные составы.

Полученные порошки прокатывают в ленту, из которой изготовляют образцы размерами 180х30х0,8 мм, на которых определяют скорость сорбции водорода.

Испытания проводят на стенде геттерных материалов методом измерения скорости сорбции водорода при постоянном его потоке в камере объемом 73 л и предельном вакууме 4 ˙ 10^-9 мм рт.ст. Температура испытания 20^оС. Перед испытанием образцы активируют при 250^оС.

Результаты испытаний представлены в таблице, где для сравнения имеются данные для запредельных составов, а также для известного сплава.

Приведенные в таблице данные подтверждаютcя актом иcпытания заявляемого cоcта-ва. Из таблицы cледует, что геттерные cплавы заявляемого cоcтава (опыты 1, 2 и 3) имеют более выcокую cкороcть cорбции водорода по cравнению c извеcтным геттерным cплавом.

Изобретение позволит повыcить производительноcть процеccа вакуумирования за cчет увеличения cорбционной активноcти геттерного материала и раcширить круг объектов иcпользования геттера.

Claims

ГЕТТЕРНЫЙ СПЛАВ преимущественно для создания и поддержания высокого вакуума, содержащий титан и ванадий, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной активности по водороду, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ванадий 20 - 35
Кальций 0,1 - 0,5
Титан Остальное