Порошковая лигатура тантал-хром ТаХ35

Порошковая лигатура тантал-хром ТаХ35 — сплав тантала с 34,5 % хрома (по массе) в виде порошка крупностью менее 160 мкм. Тантал плавится при 3017 °C, а лигатура — около 2020 °C, на тысячу градусов ниже. Поэтому её применяют как шихтовый материал при вакуумной плавке жаропрочных никелевых и других сплавов, куда нужно ввести тантал вместе с хромом. Мы изготавливаем такую лигатуру по техническому заданию заказчика. Запросы принимаем на почту 5052082@mail.ru.

Состав лигатуры ТаХ35

«Та» — тантал (основа), «Х» — хром; цифра — округлённое содержание хрома в процентах по массе.

Элемент	Содержание, % по массе	Содержание, % ат. (без учёта кислорода)
Тантал (Ta)	основа (≈ 65,3)	35,2
Хром (Cr)	34,5	64,8
Кислород (O)	0,16	—

Крупность порошка — менее 160 мкм.

Почему лигатура плавится на тысячу градусов ниже тантала

В системе хром-тантал есть интерметаллид Cr₂Ta — фаза Лавеса: при высоких температурах с гексагональной решёткой (тип C14), при более низких — с кубической (тип C15). В нём 33,3 ат. % тантала и 63,5 % тантала по массе. Состав ТаХ35 (35,2 ат. % тантала) почти совпадает с этим соединением, а исследования 2025 года показали, что область существования Cr₂Ta простирается в обе стороны от точного соотношения 2:1.

Cr₂Ta плавится конгруэнтно — сразу целиком, без разложения — при температуре около 2020 °C. Со стороны тантала лежит эвтектика тантал + Cr₂Ta с температурой плавления около 1975 °C. Таким образом, тантал в лигатуре переходит в жидкость примерно на 1000 °C раньше, чем чистый тантал.

Материал	Температура плавления, °C
Тантал	3017
Лигатура ТаХ35 (на основе Cr2Ta)	≈ 2020
Хром	1907

У фазы Лавеса есть и технологическая особенность: при комнатной температуре она очень хрупкая. Для конструкционного материала это недостаток, а для лигатуры — удобство: сплав хорошо измельчается в порошок.

Зачем тантал вводят лигатурой

Тантал — один из ключевых элементов современных жаропрочных никелевых сплавов. Например, в монокристаллическом сплаве CMSX-4 по номинальному составу 6,5 % тантала, 6,5 % хрома и 6,4 % вольфрама. Никелевая основа плавится около 1455 °C, тантал — при 3017 °C. Кусок чистого тантала растворяется в таком расплаве медленно, а нерастворённые частицы становятся дефектами отливки.

Лигатура ТаХ35 плавится значительно ниже тантала, а её мелкие частицы быстро растворяются. Тантал и хром уже соединены в одном сплаве, поэтому тантал усваивается полнее и точнее, а слиток получается однороднее по химическому и фазовому составу.

Для каких сплавов подходит

• литейные и деформируемые жаропрочные никелевые сплавы, содержащие тантал и хром, — в том числе для лопаток газовых турбин;
• жаропрочные кобальтовые сплавы с танталом;
• сплавы на основе хрома, упрочнённые фазой Cr₂Ta;
• опытные сплавы, где тантал нужно ввести малой навеской, точно и без длительной выдержки расплава.

На каждый 1 % тантала лигатура вносит 0,53 % хрома. Она подходит для сплавов, где хрома по массе не меньше половины от тантала; недостающий хром добавляют отдельно.

Пример расчёта шихты

Ввести 6,5 % тантала в 100 кг никелевого сплава с 6,5 % хрома (соотношение как у CMSX-4; без учёта угара):

Компонент	Масса, кг	Что вносит
Лигатура ТаХ35	9,95	6,50 кг тантала, 3,43 кг хрома, 0,016 кг кислорода
Хром	3,07	недостающий хром

Кислород лигатуры даёт 0,016 % в сплаве. Для жаропрочных сплавов кислород — критичная примесь, поэтому его обязательно учитывают в балансе плавки, а допустимое содержание кислорода в лигатуре стоит прописать в техническом задании.

Как вводят лигатуру при вакуумной плавке

• Вакуумная индукционная плавка. Лигатуру загружают в тигель вместе с шихтой или добавляют в расплав через шлюзовое устройство печи; порошок для этого удобнее спрессовать в брикеты.
• Вакуумно-дуговой и электронно-лучевой переплав. Лигатуру вводят в состав прессованного или сварного электрода либо в брикетах.
• Лабораторная дуговая плавка. Порошок прессуют в таблетку с остальной шихтой; слиток переплавляют несколько раз.

Что указать в техническом задании

• соотношение тантала и хрома (базовое — ТаХ35);
• допустимое содержание кислорода, азота, углерода и других примесей;
• фракцию порошка (базовая — менее 160 мкм);
• количество и сроки;
• способ плавки и желаемую форму поставки;
• нужен ли протокол анализа химического состава.

Вопросы и ответы

Почему не ввести тантал чистым порошком?

Чистый тантал плавится при 3017 °C, и его частицы приходится растворять в расплаве, который намного холоднее. В лигатуре тантал связан с хромом в соединение, которое плавится около 2020 °C.

Можно ли заказать лигатуру с другим соотношением тантала и хрома?

Да. Учтите, что свойства сильно зависят от того, по какую сторону от соединения Cr₂Ta лежит состав: сплавы с избытком хрома плавятся ниже — около 1760–1780 °C. Такой вариант мы описали отдельно: лигатура хром-тантал-вольфрам ХТа32В9.

Где посмотреть другие материалы с танталом?

Поставляем танталовый порошок, танталовый прокат и танталовые сплавы. Общие сведения о лигатурах — в разделе «Лигатура», о жаропрочных материалах — на странице «Жаропрочные сплавы».

Заказать лигатуру ТаХ35

Изготовим порошковую лигатуру тантал-хром по вашему техническому заданию — базового состава ТаХ35 или с другим соотношением элементов. Пришлите состав, фракцию, требования к примесям и количество на почту 5052082@mail.ru — ответим по срокам и стоимости.