Танталовые сплавы

Танта'ловые спла'вы, сплавы на основе тантала . Кристаллическая структура тантала, размеры атома (атомный радиус 1,46 ), положение в ряду электроотрицательности определяют его склонность образовывать со многими металлами твёрдые растворы и металлиды . Непрерывные ряды твёрдых растворов тантал образует с металлами, имеющими изоморфную кристаллическую структуру, примерно тот же размер атома и близко расположенными в ряду электроотрицательности, например с Nb, W, Mo, V, b-Ti и др. Ограниченные твёрдые растворы и металлиды образуются при большем различии в размерах атома и электроотрицательности, например с Al, Au, Be, Si, Ni. С Li, К, Na, Mg и некоторыми др. элементами тантал практически не образует ни твёрдых растворов, ни соединений.

  Т. с. характеризуются высокими механическими свойствами при обычной температуре, жаропрочностью, коррозионной устойчивостью; они более экономичны, чем чистый тантал. Очень важны Т. с. с ниобием, наиболее близкие по свойствам к танталу, которые могут заменить дефицитный тантал во многих областях его применения. Особый интерес представляют жаропрочные Т. с. Тантал наряду с вольфрамом, молибденом и ниобием относят к «большой четвёрке» металлов, наиболее перспективных для создания на их основе высокотемпературных конструкционных материалов для самолётов, ракет, космических кораблей и т. п. Обычно тантал легируют W, Mo, V, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Cr, С и др. элементами. Из многих жаропрочных Т. с. наиболее важны сплавы с вольфрамом. Так, предел прочности при растяжении сплава с 10% W равен (Мн/м 2 ) 1265 (20 °С), то есть намного больше, чем для тантала; 661 (980 °С); 148 (1430 °С); 84 (1650 °С), или соответственно 126,5; 66,1; 14,8 и 8,4 кгс/мм 2 , относительное удлинение при тех же температурах 4,0; 4,2; 17,0 и 33,0%. Этот сплав более пластичен, чем вольфрам, не уступает ему по прочности и превосходит по сопротивлению окислению при температурах до 2800 °С; из него изготовляют детали камеры сгорания и сопла реактивных двигателей, передние кромки оперения самолётов. Для тех же целей применяют сплав с 8% W и 2% Hf, имеющий по сравнению со всеми другими деформируемыми жаропрочными сплавами наибольшую удельную прочность при высоких температурах. Пластичный сплав с 8% W и 2,5% Re предложен для изготовления нагревателей промышленных печей, теплозащитной обшивки и деталей ядерных силовых установок космических аппаратов.

  В электронной технике применяют Т. с. с высокими электрическим сопротивлением и термоэмиссионными свойствами, содержащие до 7,5% W. По коррозионной стойкости Т. с., как правило, не могут конкурировать с чистым танталом, но иногда легированием удаётся повысить коррозионную стойкость металла; например, Т. с., содержащие более 18% W, почти не корродируют в 20%-ной плавиковой кислоте.

  В производстве высокотемпературных и др. материалов перспективны бериллид тантала (в конструкциях авиационной и космической техники для изготовления деталей, работающих при температурах около 1500 °С), бориды тантала (покрытие листов тантала, контактирующих с расплавленными ураном и кальцием), силициды, нитриды и карбиды (материал оболочки тепловыделяющих элементов ) тантала. Карбид TaC — важная составная часть некоторых металлокерамических твёрдых сплавов; например, в Японии в 1972 из общего количества потребленного тантала, равного 83т, 40т израсходовано в твердосплавной промышленности, а в США в 1973 из 600 т тантала 85—90 т использовано в виде карбида в производстве твёрдых сплавов. Ферротанталониобий иногда применяют для присадки в некоторые стали с целью предотвращения межкристаллитной коррозии и улучшения др. свойств, но из-за дефицитности тантала в этом случае предпочтительнее феррониобий. Дефицитность и относительно высокая стоимость тантала препятствуют его широкому применению и в виде Т. с.

  Лит.: Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, М., 1967.

  О. П. Колчин.

Тантало-ниобаты

Танта'ло-ниоба'ты, группа минералов — природных комплексных соединений, в которых комплексообразователями являются Ta и Nb. Обобщённая формула An Bm Xp , где А — катионы крупного (Ca2+ , TR3+ , U4+ , Th4+ , Na+ , реже Pb2+ , Sb3+ , Bi3+ ) или среднего (Fe2+ , Mn2+ , Mg2+ ) размера, В — Nb5+ , Ta5+ , замещаемые Ta5+ , Sn4+ , Fe3+ ; X — O2- , OH- , F- . При близкой степени ковалентности связи между анионами Х и катионами групп А и В Т.-н. приближаются к сложным окислам. Класс Т.-н. охватывает более. 100 минеральных видов и их разновидностей. Главные минералы: колумбит , танталит , лопарит , пирохлор , иксиолит (Nb, Ta, Sn, W, Sc)3 O6 , самарскит , эвксенит (Y, TR)(Nb, Ta, Ti)2 O6 , микролит Са2 (Та, МЬ)2 О6 (F, ОН) и др. В основе структуры Т.-н. лежат ниобиево (тантало)-кислородные октаэдры (Nb, Ta) O6 , связанные между собой катионами группы А.

  Т.-н., содержащие U, Th и TR, метамиктны, сильно радиоактивны и содержат переменное количество воды; обычны полиморфные модификации. Т.-н. образуют мелкую вкрапленность, крупные выделения редки (кристаллы типичны для лопарита, пирохлора, колумбит-танталита). Окраска чёрная, темно-бурая, буровато-жёлтая; окрашен в светло-жёлтые тона симпсонит, в розовые — манганотанталит. Обычно полупрозрачны или слабо просвечивают, блеск — стеклянный, у метамиктных разностей — смолистый. Твёрдость по минералогической шкале 4,5—8, чаще 5—6, у метамиктных Т.-н. она понижена. Плотность 3500—9000 кг/м 3 (зависит от содержания Ta и Ti). Т.-н., содержащие Fe, Mn и TR, слабо магнитны.

  Т.-н. — акцессорные минералы в гранитах, нефелиновых сиенитах; образуют повышенные концентрации в гранитных пегматитах, щелочных пегматитах, редкометальных альбитизированных гранитах, полевошпатовых метасоматитах, карбонатитах, луявритах и фойяитах. Сырьё для получения Ta, Nb, TR (см. Ниобиевые руды , Танталовые руды ).

  Лит.: Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов, т. 2, М., 1964, раздел 11.

  А. И. Гинзбург.