返回首页

钼合金特性?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-01-31 08:13   点击:192  编辑:admin   手机版

一、钼合金特性?

钼合金,是以钼为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有钛、锆、铪、钨及稀土元素。钛、锆、铪元素不仅对钼合金起固溶强化作用,保持合金的低温塑性,而且还能形成稳定的、弥散分布的碳化物相,提高合金的强度和再结晶温度。钼合金有良好的导热、导电性和低的膨胀系数,在高温下(1100~1650℃)有高的强度,比钨容易加工。可用作电子管的栅极和阳极,电光源的支撑材料,以及用于制作压铸和挤压模具,航天器的零部件等。由于钼合金有低温脆性和焊接脆性,且高温易氧化,因此其发展受到限制。工业生产的钼合金有钼钛锆系、钼钨系和钼稀土系合金,应用较多的是第一类。钼合金的主要强化途径是固溶强化、沉淀强化和加工硬化。通过塑性加工可制得钼合金板材、带材、箔材、管材、棒材、线材和型材,还能提高其强度和改善低温塑性。

以钼为基加入其他元素组成的合金。在难熔金属中,钼及其合金有良好的导热、导电性和低的膨胀系数(与电子管用的玻璃相近),在高温下(1100~1650℃)有高的强度,与钨相比,容易加工,因而在电子管(栅极和阳极)、电光源(支撑材料)、金属加工工具(压铸和挤压模具及穿孔顶头)制造部门以及航天工业中得到应用。钼能耐熔融玻璃的浸蚀,它的氧化物不会污染玻璃。自1943年以来,钼材一直用于玻璃工业作加热电极。Mo-30W合金具有优异的抗熔融锌腐蚀的性能,已成功地应用于炼锌工业。钼还用于制造硫酸生产中的热交换器和阀门等部件。

二、钼合金的合金系列

工业生产的钼合金可分为Mo-Ti-Zr系、Mo-W系和Mo-Re系合金,还有以碳化铪质点沉淀强化的Mo-Hf-C系合金。TZM合金具有优异的综合性能,是应用最广泛的钼合金。TZC(Mo-1.25 Ti-0.15 Zr-0.15C)合金比TZM具有更高的高温强度和再结晶温度,但加工困难,应用受到限制。

钼合金有低温脆性和焊接脆性以及高温氧化等缺点,所以发展受到限制。用合金化的方法难以改善钼合金的高温抗氧化性能,目前只是用防护涂层改善这种性能。钼合金研究中的主要问题是提高高温强度和再结晶温度,改善材料低温塑性。纯钼材研究中的主要问题是改善低温塑性,即降低它的塑性-脆性转变温度。

钼合金的主要强化途径是固溶强化、沉淀强化和加工硬化(见金属的强化)。钛、锆和铪是钼的主要合金元素。合金元素对钼的轧制棒材硬度的影响见下页图。钛、锆和铪不仅可以固溶强化和保持材料的低温塑性,而且能形成稳定的、弥散分布的碳化物相,提高材料的强度和再结晶温度。

间隙杂质碳、氮特别是氧对塑性-脆性转变温度有严重的影响。它们在钼中的溶解度极低(室温下不大于1ppm),多余的间隙元素则以钼的化合物形式分布在晶界上,降低晶界强度,导致晶间脆性断裂。钼合金中加入微量硼能细化晶粒,净化晶界并改变晶界形态,从而提高钼的塑性:加入微量铁和钇等元素也可以改善低温塑性(见界面)。1955年吉奇(G.Geach)和休斯(J.Hughes)发现铼能明显改善钼和钨的塑性,可使钼的塑性-脆性转变温度下降到-200℃。

三、什么材料可以耐2000度以上高温,可以导电,又不是碳素制品?

钼、钨能耐2000度以上;合金金属如铪合金(Ta4HfC5)、钨铜。

金属材料在高温时,都要防氧化。

含锆铪合金(及化合物)在飞行器上的应用

现代飞行器如宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、超音速飞机正朝高速、高空、大推力、远距离、高准确和安全的方向发展,锆、铪(及其化合物)由于某些优异性能,除可作用小型核动力结构和包套材料外,还被用在阿波罗宇宙飞船上的有关部件。铪也可作为体积小而能量大的火箭推进剂。

铪化合物具备难熔、抗氧化和耐蚀等几方面的综合性能,是耐高温材料。铪的碳化物熔点高,比碳化钨高500℃。4份碳化钽和1份碳化铪的混合和其熔点高达4215℃,因而可作喷气发动机和导弹上的结构材料和高熔点金属熔炼坩埚的内衬。

硼化铪(HfB2)具有高温特性和良好的抗氧化性,可作为高速的宇宙火箭材料,在2000-2200℃的大气中使用。含铪量多的硼化合物的抗氧化性能比硼化锆大10倍。

碳化铪(HfC)具有3890℃的高熔点和高弹性系数,良好的电热传导性,小的热膨胀和好的冲击性能,非常适用于火箭喷嘴,可作重返大气层宇宙火箭的鼻锥部件。

钽-铪夹心结构材料,其耐热高温性能2200℃,可作火箭的喷嘴和其他各种结构材料。

用滚压包覆层、等离子弧喷镀和喷涂等方法,将但铪合金涂敷在管材和挤压型材上,这引起涂敷了钽铪合金管材和型材可用作火箭喷嘴、透平发动机和宇宙飞行器等。

铪可作用烛接和钎焊材料。由于铪具有延展性、抗氧化性和耐高温等特性,故可用于热防护层和宇宙火箭的钎焊合金。含铪的合金如Ta-W(8%)-Hf(2%)和Ta-W(9.6%)-Hf(2.4%)合金正在蜂窝结构和格架的钎焊中进行试验,钎焊的温度为2175-2200℃。Hf-Ta(40%),Hf-Ta(19%)-Mo(2.5%)的钎焊合金至今仍在使用。

由于铪具有快速吸热和放热的性能(比锆和钛快1倍),因而可作喷气发动机和导弹的结构材料。铪的难熔性质,使得其可用作涡轮喷气式飞机的叶片,用于凝固点压式喷气发动机中。也可用来制造活门、喷管和其他高温零件。含锆铪合金的应用实例见表5-46。

应用实例编辑

名称表5-46锆铪在现代飞行器中的应用实例

性能和用途

材料

(1)Ni-Pt、Ni-Cr-Zr合金

耐热合金网、耐热合金材,用于登月舱倒面传热装置

金属铪

(2)Nb-10%Hf合金

登月舱从月球起飞火箭喷嘴

金属铪

(3)铪粉末

作火箭推进器材料

金属铪

(4)铪基合金

含20%-27%Ta、2%Mo,已开发出1650℃以上仍有抗氧化性合金复合工艺,用于飞行器

金属铪

(5)Ta-10%W、Ta-8%W、Ta-10%Hf、Ta-9.6%W-2.4%Hf合金

合金用于蜂窝结构和格架结构

金属铪

(6)T111

T222

Astar合金

Ta-W8-Hf2-C0.003

Ta-W8-Hf2-C0.012

811CTa-W8-Rel-

Hf1-C0.025

用作宇宙飞船返回大气层时的热防护材料;具有高蠕变强度

金属铪

(7)Nb-Hf合金

B-88、Nb-W28-Hf2-C0-0。67,可用于火箭和燃气透平

C-103Nb-hf10-Ti1-2R1

C129rNb-W10-Hf10-Y-0.07

SU16Nb-W11-mo3-Hf2-Co0.8

VAN-80Nb-W28-Hf2-C0.013

WC-3015Nb-Hf28-W15-TA4-Zr2-C0.1

金属铪

金属铪

金属铪

金属铪

金属铪

金属铪

(8)Ta-Hf合金

Ta88%-Hf2%-4%-W7%-9%在1093℃以上具有高强度和抗氧化能力,易加工成形。钽88%、铪4%、钨的合金在室温下的极限抗拉强度为1030MPa,屈服强度为980MPa,伸长率为15%;在1482℃时各项相应值为:224MPa,210MPa和67%。另一合金80%钽、10%钨在室温下的抗拉强度极限为860MPa,屈服强度840MPa,伸长率为4%;而在1482℃时各项相应值为:245MPa、210MPa和2%

金属铪

(9)MT-104钼合金

含Ti0.5%Hf0.08%C0.25%可用作火箭喷嘴,方向盘操纵装置,返航器机翼前元件,亦可用作高温炉部件,电气及金属加工工业的抗磨部件,制造直径为152.4mm,长度为304.8mm,最大质量为54.4kg的气缸、空心气缸

金属铪

(10)Fansteel42钼合金

含Zr0.06%-0.12%,Ti0.4%-0.55%C0.01-0.04%,具有很高的再结晶温度和良好应力断裂性,室温下抗拉强度844-1020MPa,屈服极限938-950MPa,可用于热发动机,飞机高温制件

金属铪

(11)TZM、D-14、D36宇航用合金

TZM为Mo-0.5Ti-0.08Zr,D-4为Nb-5Zr,D-36为Nb-10Ti-5Zr,用于宇宙飞船零件

顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%
热门图文