Сплавы рения

Рений (Re) – это редкоземельный металл, получаемый из медного или молибденового сырья. Вещество плотно сплавлено с другими компонентами, поэтому процесс его добычи трудоемок, а процентное содержания элемента находится на крайне низком уровне. В мире существует всего несколько рудников, где добыча этого редкозема является рентабельной. Он занимает второе место по тугоплавкости (после вольфрама), четвертое – по плотности, но главное его свойство раскрывается при сверхвысоких температурах (более +2000 °С) – это исключительная прочность. Всего в мире добывается в среднем 50-60 т вещества в год.

Свойства рениевых соединений

Мелкодисперсную фракцию методом порошковой металлургии превращают в промышленные заготовки (слитки) для переработки. Основная же функция рения – это легирующая добавка в сплавах, которая позволяет получать с его помощью суперсплавы. Небольшое количество данного элемента существенно увеличивает жаропрочность, температуру плавления, обеспечивает стабильную работу детали при экстремальных температурных условиях. Помимо этого, металл с добавлением редкозема становится прочнее, усиливает свою устойчивость к коррозии, кислотам, а также повышается его износостойкость.

Основные марки сплавов

По своему составу рениевые композиты делятся на пять основных категорий:

• Вольфрамо-рениевые. Маркируются как ВР, где цифра сообщает содержание легирующей добавки (например, ВР5). Из них получают прутки и проволоку для нагревателей, термопар, жаропрочных сеток.
• Молибдено-рениевые. Производятся из порошка МР-47 по ТУ 48-19-136-92. Из него получают штабики, прутки, проволоку, фольгу. Процент молибдена в составе более 50%, а рения – до 47%. Основное применение заготовок – электроника, пружины, электровакуумные устройства.
• Рение-вольфрамо-молибденовые. Представлен маркой МВР27 ВП, из которого производят пруток, круг, лист или полосу. Присутствие легирующего элемента делает металл пластичным, но не хрупким.
• Платино-рениевые. Применяются в ювелирном деле при высокотемпературной обработке. Содержание Re в составе не превышает 10%. С его помощью делают каталитический риформинг, обезвреживание вредных веществ при производстве.
• Никеле-рениевые. Жаропрочные соединения для электрохимической индустрии. Основные используемые марки ЖС. Применяются также в космической промышленности.

Чем чище сплав, то есть чем больше процентное содержания в нем редкоземельного элемента, тем дороже стоимость заготовок.

Где используют сплавы

Помимо металлургии, где из порошкового вещества получают жаропрочные суперсплавы, рениевые сплавы востребованы в других отраслях:

• В нефтедобывающей промышленности они позволяют существенно повышать объем производства высокооктанового топлива, увеличивая пропускную способность установок в среднем на 50%. Для этого используют платино-рениевые катализаторы.
• Из них изготавливают камеры сгорания, сопла реактивных двигателей, лопатки турбин в ракетостроительной промышленности, где Re взаимодействует со сверхвысокими температурами.
• В приборостроении суперсплавы применяют для производства жаропрочных пружин, полупроводников, нитей накала. Встречается в измерительных устройствах – термометрах, спектрометрах, ионных манометрах.
• Электрические контакты с добавлением рения отличаются длительным сроком службы.

Из-за ресурсоемкости, сложности получения, а также востребованности рениевые материалы часто используют для рециклинга. Отработанные детали охотно покупаются как вторичное сырье, а цена рения зависит от его состояния.