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鉬及其鉬合金的需求和應用

來源:鉬,鉬合金,鈦,鈦合金 發布時間:2012-8-14 11:50:21

從全球的消費結構看,鉬確實稱得上是鐵的同盟軍。西方發達國家對鉬的需求80%源于鋼鐵,不銹鋼吸納30%的鉬,低合金鋼吸納30%,鉆探刀頭和切削刀具占10%,鑄鋼占10%。另外20%的鉬消費在鉬化學制品、鉬基潤滑劑和石油精煉等方面。頗為典型的美國1998年在鋼鐵生產中鉬的消費比例是75%。此外以鉬為基的合金在電子、金屬加工及航天工業中也得到日益廣泛的應用。  

1.鉬合金
     TZM合金具有優異的高溫強度及綜合性能,是應用最廣泛的鉬合金。美國用TZM合金制作發動機的渦輪盤,其用鉬量占鉬總用量的15%。我國生產包括TZM鉬合金在內的鉬材已不下于22個牌號,20世紀90年代初我國鉬及鉬制品的產量已近200噸。TZM和TZC鉬合金的高溫機械性能比純鉬好,廣泛用于制造高溫工、模具及各種結構件。我國早在20世紀年代即已成功地將它們制成各種無縫鋼管的熱穿孔頂頭。此種用粉冶技術制造的燒結鉬頂頭減少了原料消耗(為鑄態的50%),平均使用壽命提高1.5~2倍。鉬錸合金(含50%Re)制成的無縫管高溫性能優良,可在接近其熔點的溫度下使用,用作熱電偶套管和電子管陰極的支架、環、柵極等零件。
     
    鉬及鉬合金除具有高溫強度,良好的導電、導熱和低的熱膨脹系數(與電子管用玻璃相近)外,還擁有較鎢易于加工的優勢,因此用常規加工方法生產的板、帶、箔、管、棒、線和型材等在電子管(柵極和陽極)、電光源(支撐材料)零件,金屬加工工具(壓鑄和擠壓模、鍛模、穿孔頂頭、液態金屬濾篩)及渦輪盤等部件中得到廣泛應用。

2.鋼的合金元素
     鉬作為鋼材的盟友,和鎳、鉻一起作為合金元素能夠減少合金鋼在熱處理時經常發生的脆變。在高速鋼中用鉬代替鎢在解決鎢資源不足方面,美國走在了前面。據計算,鉬具有兩倍于鎢的“能力”。這樣一來含鎢18%的鋼可由含鉬9%的鋼代替(同時加入鉻與釩),大大降低了鋼的生產成本。鉬在不銹鋼內的作用是提高耐蝕性、增加高溫強度及改善可焊性。可見鉬在鋼鐵工業中有著非同凡響的作用。


3.其他應用
     鉬在真空爐工作的溫度和壓力下,具有極低的蒸氣壓。因此鉬零件對爐內工件或工作物質的污染最少,并且蒸發損失肯定不會制約諸如加熱元件和隔熱包封等鉬質高溫零件的使用壽命。在制造玻璃制品方面鉬的高溫強度使它成為快速加熱期間最為理想的電極與處理和加工設備。鉬與大多數玻璃組分在化學上是相容的,更不會由于小量鉬溶解在玻璃熔槽內而造成有害的發色效應。作為玻璃熔煉爐中的加熱電極,其壽命可長達3~5年。


4.新興應用
     解決鉬的低溫延性和高溫氧化問題的主要途徑就是開發一種以二硅化鉬(MoSi2)為基的先進復合材料。鉬與氧接觸形成的Mo02在800℃升華,冷凝時得到一種黃白色的翳狀物,給發揮鉬在高溫強度和抗蠕變性能上的優勢造成了嚴重的工程問題。為此采用了有自愈能力的富硅涂層,然而這種涂層抗熱循環效應的能力極差。而以二硅化鉬作基體的復合材料Mo-Si-B的高溫強度和抗氧化能力極好,但延性差,僅限生產小批量商用產品。為解決延性問題,最近確定了這種鉬—硅—硼系復合材料的組成范圍,使之除抗氧化性能奇佳外,高溫機械性能與TZM合金相當。該復合材以Mo5SiB(T2)為基體相,以金屬鉬為第二相。金屬相提高了復合材料的延性,基體相可形成自愈性的氧化皮。目前制成的同時加入
的Mo-6Ti-2.2Si-1.1B復合材料在1370℃下暴露在空氣中2小時,肉眼幾乎看不到變化,較之TZM還要優越。這是鉬基合金一項了不起的成就。

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