ニオブ・タンタル・タングステン合金ストリップの主流の製造方法は粉末冶金です。これは主にC103などの高温合金の原料として用いられます。この技術の鍵は、合金組成の均一性を確保し、ガス不純物(炭素や酸素など)の含有量を制御することにあります。
原料と混合(均一な組成の確保):高純度ニオブ粉末、タンタル粉末、タングステン粉末から製造工程が始まります。最初の技術的課題は、密度や特性の異なる金属粉末をいかに均一に混合するかです。そのため、従来の直接混合法に加え、より高度な予備合金化プロセスが採用される場合もあります。すなわち、まずNb-Ta中間合金粉末を作製し、次にタングステン粉末と混合します。これにより、成分の偏析をより効果的に防止できます。原料選定(高純度粉末):Nb粉末(99.95%以上)、Ta粉末、W粉末、および一部の配合ではZr粉末(Nb-Ta-W-Zr);
粒度:Nb:3~8μm、Ta:4~10μm、W:2~5μm;O < 150ppm、C < 80ppmを厳密に管理(検出要件を満たすため、最終サンプリングを実施)。配合(例:Nb 80% - Ta 10% - W 10%)に従って正確に計量する。
圧縮焼結(不純物含有量を制御するため):均一に混合された粉末を、金属金型プレスまたは冷間静水圧プレス(CIP)により、一定強度のビレットストリップに成形する。最も重要な工程は高温焼結であり、通常はるつぼ焼結炉または真空焼結炉で行われる。この段階のコアタスクは、炭素と酸素の含有量を制御することです。この製品は、炭素、酸素、その他のガス不純物に対して非常に厳しい要件があります。研究によると、原料の O/C 比を制御し、適切な最終焼結温度を採用することが、製品の不純物含有量が基準を満たすことを保証するための重要なプロセス パラメータです。効率的な粉末混合 (コア成分分離防止) V 型三次元混合機、真空密封混合を 20 ~ 28 時間。酸素吸収を避けるため、不活性アルゴン保護。120 メッシュのふるいを通過させて凝集粒子を分散させ、Ta/W が Nb マトリックスに均一に分散されるようにします。冷間プレス成形 (正方形ビレット ストリップに成形) 装置: 300 ~ 500 t 垂直油圧プレス。一般的な仕様は、断面 25 × 25 / 30 × 30 mm、長さ 300 ~ 600 mm。グリーンビレット ストリップ。プレス圧力180~230MPa、生材密度は理論密度の62~68%、層状構造や亀裂は発生しない。
焼結工程における炭素拡散を防ぐため、装置や環境から製品への炭素の浸透を防止する追加措置を講じる必要があり、これにより合金の純度を確保できる。焼結を経て得られた合金ストリップ(ビレットから材料へ)は、最終製品の要求に応じて、棒材、板材、線材などの形状に加工される。タングステン含有量の高い合金(Ta10Wなど)の場合、加工難易度が著しく高くなるため、表面に酸化防止コーティングを施し、段階加熱鍛造を行うなど、加工延性を向上させるための特殊な熱処理や加工技術が必要となることが多い。段階的な温度上昇を伴う真空高温焼結(真空炭素管炉/モリブデン線炉)(全真空度≦5×10⁻³ Pa):室温→600℃:2時間保持し、吸着酸素と水蒸気を除去;600→1300℃:3時間保持し、不純物C/Oを低減;1300→1950~2100℃、4~6時間保持し、固相拡散合金化;焼結後、ビレットストリップの密度は92%~95%となり、Nb-Ta-W固溶体合金化が完了。