탄탈륨-10텅스텐 봉의 제조 방법은 탄탈륨-10텅스텐 잉곳을 예열하고, 표면에 산화 방지 코팅을 입힌 후, 코팅된 잉곳을 20kW~40kW 및 60kW~80kW의 출력으로 순차적으로 가열하는 단계를 포함한다. 가열된 잉곳은 방사형 업세팅 및 방사형 드로잉 공정을 여러 번 반복하여 단조된다. 마지막으로, 단조된 잉곳을 어닐링하여 탄탈륨-10텅스텐 봉을 얻는다. 기존 기술과 비교하여, 본 발명은 서로 다른 가열 출력으로 단계적으로 가열함으로써, 과도하게 빠른 온도 변화 및 가열 속도로 인해 잉곳에 발생하는 잔류 내부 응력의 발생 및 집중을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 단조 공정 측면에서, 방사형 업세팅 및 드로잉 방법을 사용하여 잉곳 중심부의 주상 결정 영역을 완전히 파괴함으로써 잉곳 중심부의 주상 결정 영역에서 금속의 원주 방향 흐름을 증가시켜 탄탈륨-10텅스텐 잉곳의 주조 미세 구조의 불균일성을 크게 개선합니다. 또한, 반복적인 단조를 통해 주조된 탄탈륨-10텅스텐 잉곳에서 수지상 결정, 결정 띠, 비등축 결정, 조대 결정립과 같은 바람직하지 않은 미세 구조가 제거되는 동시에 결정립이 미세화되고 재료가 강화되어 고온 고압 조건에서 탄탈륨-10텅스텐 봉의 국부 변형 및 균열 파손을 방지합니다.
탄탈륨-10텅스텐 잉곳을 먼저 예열하면 잉곳 표면의 산화 방지 코팅과 잉곳 기판 표면의 접착이 용이해집니다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 탄탈룸은 180°C에서 비교적 활발한 산소 흡수 온도에 도달합니다. 따라서 초기 활발한 산소 흡수 온도를 피하기 위해 예열 온도는 120~180°C가 바람직합니다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 금속을 가열하는 방법에는 용광로 가열과 온도-용광로 가열의 두 가지가 있습니다. 탄탈륨은 화학적 반응성이 강하고 가스 흡수성이 높기 때문에 용광로 가열 시 탄탈륨-데카텅스텐 잉곳이 장시간 산소에 노출되어 산화가 발생합니다. 본 발명의 바람직한 실시예는 온도-용광로 가열을 이용하여 탄탈륨-데카텅스텐 잉곳을 예열하는 것입니다. 이 방법은 단시간 내에 잉곳 표면 온도를 빠르게 상승시키면서 가열 중 가스 흡수 및 산화를 감소시킵니다. 예열 시간은 20~40분이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25~35분이다.
탄탈륨-데카텅스텐 잉곳을 예열한 후, 표면에 산화 방지 코팅을 도포한다. 탄탈륨-데카텅스텐 잉곳 표면에 산화 방지 코팅을 도포하면 잉곳 기판의 산화를 방지하고 산소 원자가 잉곳 내부로 추가 확산되는 것을 억제한다. 산화 방지 코팅은 바람직하게는 물, 규산나트륨 및 고온 유리 분말의 현탁액이다. 산화 방지 코팅의 두께는 바람직하게는 2~3mm이다.
탄탈륨-10-텅스텐 잉곳 표면에 산화방지 코팅을 입힌 후, 얻어진 탄탈륨-10-텅스텐 잉곳을 가열한다. 본 발명은 중주파 유도 가열 방식을 이용하여 산화방지 코팅이 입혀진 탄탈륨-10-텅스텐 잉곳을 20-40kW 및 60-80kW의 전력으로 순차적으로 가열한다. 잉곳의 잔류 내부 응력을 보다 효과적으로 감소시키기 위해, 바람직한 실시예로서, 단계 c)는 특히 산화방지 코팅이 입혀진 탄탈륨-10-텅스텐 잉곳을 중주파 유도 코일에 넣고, 20kW에서 4-6분, 40kW에서 5-7분, 60kW에서 8-12분, 그리고 80kW에서 10-12분 동안 순차적으로 가열하는 것을 포함한다. 가열 과정에서 가열 온도를 엄격하게 제어하기 위해, 본 발명은 고온 적외선 온도계를 사용하여 모니터링하는 것이 바람직하며, 이를 통해 단면의 중심과 가장자리 사이의 온도 차이가 20°C 이하이고, 잉곳의 전체적인 반경 방향 온도 차이가 40°C 이하가 되도록 한다. 바람직한 가열 온도는 1350~1400°C이다. 본 발명은 고정 주파수 가열 방식과 달리, 다양한 가열 주파수를 이용한 단계적 가열 방식을 채택한다. 고정 주파수 가열 방식은 빠른 가열 속도, 높은 온도 구배, 그리고 높은 수준의 내부 응력 집중을 초래하여, 단조 공정에서 응력 집중점에서의 균열 발생 및 균열 전파로 인한 파손을 유발한다. 반면, 다양한 주파수를 이용한 단계적 가열 방식은 낮은 가열 속도와 낮은 온도 구배를 가지므로, 내부 응력 집중 가능성을 줄이고 단조 중 균열 발생 가능성을 효과적으로 감소시킨다.
이렇게 가열된 탄탈륨-텅스텐 잉곳은 단조된다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 주괴는 전자빔로에서 주괴의 길이 방향, 즉 방사 방향으로 용융됩니다. 방사 방향 용융은 조립자, 수지상 결정, 결정 띠가 형성되는 방향이며, 또한 이 방향은 우수한 소성을 나타냅니다. 방사 방향 압축 성형은 주조 상태의 조립자와 수지상 결정을 방사 방향으로 파쇄하여 결정 구조를 미세화할 수 있습니다. 동시에, 방사 방향으로 압축 성형된 주괴는 변형이 용이하고 균열 발생 가능성이 낮습니다. 반복적인 압축 및 연신, 즉 미세 구조의 방향을 따라 주조된 수지상 결정과 조립자를 반복적으로 압축하고 연신하는 것은 주조된 미세 구조를 파괴하고 결정 구조를 효과적으로 미세화하는 데 매우 효과적입니다. 만약 단 한 번의 방사 방향 압축 및 연신 성형 사이클로 단조가 완료되면, 미세 구조를 효과적으로 미세화하고 강화할 수 없어 원하는 미세 구조 효과를 얻을 수 없습니다. 본 발명은 가열된 잉곳의 방사형 업세팅 및 엘런징 공정을 포함하며, 이를 통해 잉곳 중심부의 주상 결정 영역을 완전히 파괴할 수 있다. 이는 잉곳 중심부의 주상 결정 영역에서 금속의 원주 방향 흐름을 증가시켜 탄탈륨-텅스텐 잉곳의 주조 미세 구조의 불균일성을 크게 향상시킨다. 본 발명에서, 단조 공정은 방사형 업세팅 후 방사형 엘런징을 수행하거나, 또는 그 반대로 진행할 수 있으며, 이에 대한 특별한 제한은 없다. 다만, 본 발명에 따르면 단일 단계 업세팅 또는 단일 단계 엘런징은 허용되지 않는다.
