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粉末冶金难熔金属材料

[宁波铸造协会]发表于 2010-12-23 15:11:39 阅读次数:0

粉末冶金难熔金属材料(powder metallurgy refractory metal material)用粉末冶金方法制成的难熔金属材料。难熔金属一般指熔点高于2000℃的金属:钨、铼、锇、钽、钼、铌、铱、铷和铪。钛和锆的熔点略低,因其活性高,有时也称之为活性金属。在很长一段时间,这些金属只能用粉末冶金工艺获得。尽管后来逐步地也可以用真空电弧熔炼和电子束熔炼法生产,但粉末冶金法仍然是重要方法之一。特别是钨、钼及其合金,因为用熔铸法生产晶粒粗化,粉末冶金法至今仍是主要的生产方法。

1910年库利奇(w.D.Coolidge,1913年美国专利)首次用粉末冶金法制得钨丝。这一方法仍然是目前生产钨丝的标准方法。其基本过程是:钨粉还原一冷压成条坯-预烧垂熔烧结环锻成条拉丝。纯钨制品可以用作发热元件、隔热辐射屏、坩埚、火箭喷管和鼻锥、汽车电接点等。为阻止钨丝高温使用时的再结晶长大,可用湿法在钨粉中掺杂少量的K2o、SiO2和Al2O3。在烧结过程中,这些化合物大都会挥发掉,留下很小的孔洞。这些孔洞在加工过程中形成所谓“钾泡”,阻止高温下的晶粒长大。这种钨丝被称为掺杂钨丝,是电光源的主要灯丝材料。因为其抗高温蠕变性能好,又称为不下垂钨丝。重要的弥散强化钨合金是w—Th02(O.75%~2%)。它有很好的电子发射能力,常用作电极材料。重要的固溶合金有钨一钼、钨一铼等。钨一钼合金与液态锌和锌合金接触不被浸蚀,可作盛器。钨一铼合金有良好的高温强度和室温延性。含30%铼的钨合金,可在1000℃轧制,压下量达86%。钨一铼合金主要用作x射线管的旋转靶(含铼5%)、高温热电偶丝、热电偶保护套(含铼3%、5%、25%和26%)、抗震灯丝(含铼3%)等。w—Ni—Fe、w—Ni—cu是重要的钨基假合金,通称为高密度合金。含钨量一般大于90%,密度为16.8~18.5g/cm3,是典型的液相烧结合金。主要用于放射性屏蔽、同位素源盛器、遥控装备和线加速器束准直仪的零件、振荡阻尼器、飞行器和自动手表配重、陀螺仪转子和穿甲弹芯等。w—Cu、w—Ag是另一类重要的钨基假合金,主要用作电触头材料。

钼的制造原理类似于钨,但因其熔点较低,一般用冷压一烧结法而不用垂熔烧结法制造。也可用电弧熔炼一加工工艺制造。其材料性能与粉末冶金法制得的相当。但粉末冶金法使用得更普遍。重要的钼基合金有Mo—O.5Ti、TZM(含0.5%Ti、O.07%Zr、约0.02%C)、TZC(含1.8%Ti、1.2%Zr、约O.25%C)、Nb-TZC(含1.55%Nb、1.0%Ti、0.32%Zr、0.5%C)、Mo—ZrO2。TZM是一种重要的弥散强化合金,有高的再结晶温度,高的室温强度、高温强度、高温硬度,适度的延展性。主要用途是作高温合金的等温锻造模具。为了进一步提高粉末冶金TZM的高温强度,用Hfc代替Tic和ZrC(含1.0%Hf、0.06%c)获得了成功。1316℃时的抗拉强度为586MPa(TZM为483MPa),在1204℃和331MPa下的蠕变速率为O.038%/h(TZM为O.05%/h)。钼一铼合金有很好的延性。含35%铼的钼合金,室温下轧下量可达95%而不破裂。含5%和23841%铼的钼合金可作热电偶丝。

钽的主要用途是作电容器、化学工业中的抗腐蚀材料、电子管发射材料、高温发射元件、隔热屏蔽、火箭喷管等。由于先进冶炼技术的发展,大型钽制品已用电弧熔炼法制造。粉末冶金技术适于制造小型零件。重要的合金有Ta一10W等。




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