Цветные металлы и их сплавы

Важнейшими цветными металлами, применяемыми в теплоэнергетике, являются алюминий, магний, бериллий и др.

Алюминий имеет малую плотность, высокие тепло- и электропроводность, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению и хорошо сваривается. Алюминий применяется для изготовления оболочек твэлов (тепловыделяющий элемент – топливное устройство в ядерных реакторах), теплообменников и др. Большое применение получили алюминиевые сплавы, обладающие большой прочностью.

Магний характеризуется низкой температурой плавления, низкой коррозионной стойкостью, склонностью к самовоспламенению, что ограничивает его применение. Сплавы на основе магния используют для изготовления оболочек твэлов.

Бериллий – один из лучших материалов для изготовления замедлителей и отражателей нейтронов в атомных реакторах. Достоинства: малая плотность, высокий модуль упругости, прочность, теплопроводность. Недостатки: хрупкость, высокая токсичность летучих соединений и пыли.

Цирконий обладает высокой коррозионной стойкостью при комнатной температуре, а также сравнительно высокими механическими свойствами: ковкостью, прочностью при повышенных температурах, электро- и теплопроводностью. Цирконий и сплавы на его основе используют как конструкционные материалы для изготовления оболочек твэлов и технологических каналов.

Титан. Достоинства: легкость, прочность, коррозионная стойкость; повышение прочности при сохранении хорошей пластичности в условиях глубокого холода. Используется в турбостроении, авиации, ракетной технике, морском судостроении, криогенной технике. Жаропрочные титановые сплавы используют при изготовлении дисков, лопаток и других деталей газотурбинных двигателей.

Чистая медь обладает высокой электро- и теплопроводностью. Она является основой сплавов – латуней и бронз.

Латуни – сплавы меди с цинком. Латуни применяют для изготовления труб конденсаторов, пароперегревателей, регенеративных систем турбоустановок и теплофикационных бойлеров.

Бронзы – сплавы меди с оловом и другими элементами. Из бронзы изготовляют вкладыши тяжелонагруженных подшипников, паровую и водяную арматуру, рабочие колеса, корпуса насосов, клапанные коробки и т.д.

Свинец – тяжелый металл, очень пластичный. Широко применяется в производстве свинцовых аккумуляторов, аппаратуры, предназначенной для работы в агрессивных газах и жидкостях, используется для защиты от воздействия γ- и рентгеновских лучей.

Биметаллические материалы представляют собой металл, обычно углеродистую или низколегированную сталь, плакированную высоколегированной сталью, цветными металлами либо сплавами на их основе [ Плакирова́ние (фр. plaquer — накладывать, покрывать) – термомеханическое покрытие – нанесение на поверхность металлических листов, плит, проволоки, труб тонкого слоя другого металла или сплава термомеханическим способом]. Толщина плакирующего слоя при толщине листа 4–60 мм составляет 1–6 мм соответственно. Применение биметаллов позволяет получать заданный уровень прочности деталей, соответствующий прочности металла основы, и требуемые физические свойства поверхности (коррозионные, антифрикционные и др.), соответствующие свойствам плакирующего слоя. Использование биметаллов существенно снижает стоимость конструкции.