鉬合金,是以鉬為基體加入其他元素而構成的有色合金。主要合金元素有鈦、鋯、鉿、鎢及稀土元素。鈦、鋯、鉿元素不僅對鉬合金起固溶強化作用,保持合金的低溫塑性,而且還能形成穩定的、彌散分布的碳化物相,提高合金的強度和再結晶溫度。鉬合金有良好的導熱、導電性和低的膨脹系數,在高溫下(1100~1650℃)有高的強度,比鎢容易加工。可用作電子管的柵極和陽極,電光源的支撐材料,以及用于制作壓鑄和擠壓模具,航天器的零部件等。由于鉬合金有低溫脆性和焊接脆性,且高溫易氧化,因此其發展受到限制。工業生產的鉬合金有鉬鈦鋯系、鉬鎢系和鉬稀土系合金,應用較多的是第一類。鉬合金的主要強化途徑是固溶強化、沉淀強化和加工硬化。通過塑性加工可制得鉬合金板材、帶材、箔材、管材、棒材、線材和型材,還能提高其強度和改善低溫塑性。
1、與純鉬相比的優勢
更好的抗蠕變性
較高的再結晶溫度
更好的高溫強度
焊接性能好
2、應用領域
元件等靜壓,燒結和熱處理爐
金屬醫療診斷用旋轉陽極
船退火及燒結工藝(溫度可達1400℃)
如注塑成型熱流道噴嘴成型工具
模具輕合金鑄件
鋼坯的等溫鍛造
3、應用范圍
目前應用最多的有TZM(Mo-0.5%Ti-0.008%Zr)和TZC(Mo-1.25%Ti-0.15%Zr-0.15%碳)。很好的高溫強度和很高的再結晶溫度,又有較好的室溫塑性。用粉末冶金法和真空電弧熔煉方法制取。可在極惡劣條件下作高溫結構材料和高溫加工的工具材料。如用于制造鋁和銅合金、鑄鐵和鐵系合金的壓鑄模具和型芯、作不銹鋼等的熱擠壓工具和無縫鋼管熱加工用頂頭。還可作宇宙火箭裝置和飛面的零部件。有用鉿代替鈦,用形成雙相組織的方法強化鉬合金。 爐的結構元件,用于鑄造鋁合金,燙金模具插入。火箭噴嘴和電極。 以鉬為基加入少量鈦、鋯和微量碳元素的鉬合金,具有高的高溫強度,是目前應用最廣的鉬合金。鉬鈦鋯合金的名義成分是Mo-0.5Ti-0.08Zr,通用牌號為TZM。1956年美國克萊馬克斯鉬公司生產出第一批工業規模的TZM合金錠。20世紀50年代末,用熔鑄法可大批量制作TZM合金材。到70年代,該合金成為最優秀的通用鉬合金。中國于60年代中期開始研究用熔鑄法制作TZM合金,70年代進行了較大規模的試制,具備了用熔鑄法和粉末冶金法生產TZM合金產品的能力。
TZM合金的化學成分(%)
為滿足更高的溫度和強度的使用要求,在TZM合金的基礎上增加鈦、鋯、碳元素而形成鉬鈦鋯碳合金,其通用成分為Mo-1.25Ti-0.15Zr-0.15C,稱為TZC合金。然而因為其變形難度大,所以到20世紀90年代仍未形成工業化生產規模,沒有系列產品,只是根據使用要求提供產品。
強化機理分別介紹TZM合金和Tzc合金的強化機理。
TZM合金其強化機理是:(1)冷加工形變硬化既提高合金強度又細化晶粒,同時產生有韌性的纖維狀顯微結構。(2)少量鈦和鋯元素在鉬基體中溶解,增加結構穩定性,提高再結晶溫度。(3)由鉬基體中的置換型元素(鈦、鋯)與間隙元素(碳)相互反應形成球形復式碳化物顆粒的沉淀而引起的彌散強化,改善鉬的高溫強度和抗蠕變性能。TZM合金中碳和鈦的含量有與Mo-0.5Ti合金相同的臨界比例。粉末冶金法制取。 用途鉬鈦鋯合金常用于1100℃以上的溫度下。由于TZM合金具有優良的蠕變性能,因此是熱加工用的最佳高溫高強度模具(如壓鑄、擠壓、等溫鍛造等用的模具和穿孔頂頭)材料;同時可用作高溫高壓設備(熱等靜壓機和高溫加熱爐)的結構材料,如隔熱屏、支柱等;它也是大功率陶瓷管柵極用的優良材料;另外,還可以用來制作生產粉末冶金制品、耐火材料和二氧化鈾粒用的燒舟。由于它的焊接性能較好和再結晶溫度較高,該合金已開始試用于熱燃氣閥和高溫燃氣系統的密封。Tzc合金比TZM合金具有更高的高溫性能,可用于TZM合金不能滿足要求的場合,當前用得最多的是用粉末冶金法制成的用于不銹鋼熱穿孔的頂頭。
4、生產技術
鈦鋯鉬堆肥莫-0。 5TI-0。 08Zr-0。 1????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????0。存在的碳導致的硬質碳化物的形成分散相,使合金強化。使用真空電弧熔化,粉末冶金等的處理在工業生產中該合金的方法,真空熔融的純鉬的百分比(重量)T,鋯,等
TZM合金手冊的最大厚度為5毫米,寬度410毫米,長度為1000至1500毫米,但TZM合金板是長期,復雜的過程,設備占用,消耗,產量低,成本高,從而限制其使用;粉末冶金規則均勻混合比例與高純鉬粉和THI2粉末,ZrH2粉和噴霧炭黑粉末冷等靜壓成型,高溫燒結在保護氣氛下給TZM面團后。空白,然后通過高溫熱軋(熱鍛),高溫退火,高溫退火消除應力和溫度軋制(溫鍛)的TZM完成材料。鋼坯軋制(鍛造)工藝及后續熱處理對材料的性能,各向異性結構有較大的影響。使用粉末冶金TZM合金板材及棒材加工,它可以節省真空自耗電弧爐,大型擠出機和相應的高溫爐等大型設備,簡化流程,縮短了生產周期,降低能耗,產能,的產率可以提高,從而大大降低了成本。
5、性能
TZM合金(高溫合金)是一種固體溶液硬化和顆粒加強鉬基合金。一個鉬鈦固溶體的發展和優良的分散鈦碳化物為良好的強度性能在溫度高達1400 ° C的TZM再結晶的溫度大約為250 ° C,比鉬高,它提供了更好的可焊性。
TZM合金是0.50%的鈦,鋯和0.08%,其余0.02%碳的鉬合金。
TZM合金具有較高的再結晶溫度,較高的強度,硬度比非合金在室溫和高溫鉬和良好的延展性。此外,TZM具有良好的導熱性,低蒸氣壓,耐腐蝕性好,因此可加工。