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牌號(hào)
tzc
產(chǎn)地
寶雞
鉬含量≥
標(biāo)準(zhǔn)（%）
雜質(zhì)含量
微量（%）
重量
標(biāo)準(zhǔn)（kg/塊）
鉬合金，是以鉬為基體加入其他元素而構(gòu)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(duì)鉬合金起固溶強(qiáng)化作用，保持合金的低溫塑性，而且還能形成穩(wěn)定的、彌散分布的碳化物相，提高合金的強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度。鉬合金有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和低的膨脹系數(shù)，在高溫下(1100～1650℃)有高的強(qiáng)度，比鎢容易加工?？捎米麟娮庸艿臇艠O和陽(yáng)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(fā)展受到限制。工業(yè)生產(chǎn)的鉬合金有鉬鈦鋯系、鉬鎢系和鉬稀土系合金，應(yīng)用較多的是第一類(lèi)。鉬合金的主要強(qiáng)化途徑是固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和加工硬化。通過(guò)塑性加工可制得鉬合金板材、帶材、箔材、管材、棒材、線(xiàn)材和型材，還能提高其強(qiáng)度和改善低溫塑性。
（圖）鉬合金頂頭（沖壓工具）
以鉬為基加入其他元素組成的合金。在難熔金屬中，鉬及其合金有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和低的膨脹系數(shù)（與電子管用的玻璃相近），在高溫下（1100～1650℃）有高的強(qiáng)度，與鎢相比，容易加工，因而在電子管（柵極和陽(yáng)極）、電光源（支撐材料）、金屬加工工具（壓鑄和擠壓模具及穿孔頂頭）制造部門(mén)以及航天工業(yè)中得到應(yīng)用。鉬能耐熔融玻璃的浸蝕，它的氧化物不會(huì)污染玻璃。自1943年以來(lái)，鉬材一直用于玻璃工業(yè)作加熱電極。Mo-30W合金具有優(yōu)異的抗熔融鋅腐蝕的性能，已成功地應(yīng)用于煉鋅工業(yè)。鉬還用于制造硫酸生產(chǎn)中的熱交換器和閥門(mén)等部件。
歷史
1910年已開(kāi)始采用粉末冶金工藝生產(chǎn)鉬制品。1945年以前粉末冶金工藝一直是制造鉬的片材、絲材和棒材的唯一工業(yè)生產(chǎn)方法。40年代中期美國(guó)帕克（RParke）和哈姆 （J.L.Ham）研制成用自耗電弧熔煉工藝制取高性能的鉬和鉬合金錠的方法。40年代末到60年代中期，為了滿(mǎn)足原子能、航空和航天技術(shù)的需要，對(duì)鉬合金及有關(guān)工藝進(jìn)行了廣泛研究，研制出 Mo-0.5Ti-0.02C合金，Mo-0.5Ti-0.1Zr-0.02C（TZM）合金。60年代末至70年代初又制成強(qiáng)度更高的Mo-Hf-C系合金。中國(guó)在50年代末開(kāi)始用粉末冶金坯料生產(chǎn)鉬制品。以后用粉末冶金和熔煉兩種坯料生產(chǎn)出鉬及其合金的棒材、絲材、板材、箔材、管材和矩形管材。
合金
工業(yè)生產(chǎn)的鉬合金可分為Mo-Ti-Zr系、Mo-W系和Mo-Re系合金，還有以碳化鉿質(zhì)點(diǎn)沉淀強(qiáng)化的Mo-Hf-C系合金。TZM合金具有優(yōu)異的綜合性能，是應(yīng)用最廣泛的鉬合金。TZC（Mo-1.25 Ti-0.15 Zr-0.15C）合金比TZM具有更高的高溫強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度，但加工困難，應(yīng)用受到限制。
鉬合金有低溫脆性和焊接脆性以及高溫氧化等缺點(diǎn)，所以發(fā)展受到限制。用合金化的方法難以改善鉬合金的高溫抗氧化性能，目前只是用防護(hù)涂層改善這種性能。鉬合金研究中的主要問(wèn)題是提高高溫強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度，改善材料低溫塑性。純鉬材研究中的主要問(wèn)題是改善低溫塑性，即降低它的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。
鉬合金的主要強(qiáng)化途徑是固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和加工硬化（見(jiàn)金屬的強(qiáng)化）。鈦、鋯和鉿是鉬的主要合金元素。合金元素對(duì)鉬的軋制棒材硬度的影響見(jiàn)下頁(yè)圖。鈦、鋯和鉿不僅可以固溶強(qiáng)化和保持材料的低溫塑性，而且能形成穩(wěn)定的、彌散分布的碳化物相，提高材料的強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度。
間隙雜質(zhì)碳、氮特別是氧對(duì)塑性－脆性轉(zhuǎn)變溫度有嚴(yán)重的影響。它們?cè)阢f中的溶解度極低（室溫下不大于1ppm），多余的間隙元素則以鉬的化合物形式分布在晶界上，降低晶界強(qiáng)度，導(dǎo)致晶間脆性斷裂。鉬合金中加入微量硼能細(xì)化晶粒，凈化晶界并改變晶界形態(tài)，從而提高鉬的塑性：加入微量鐵和釔等元素也可以改善低溫塑性（見(jiàn)界面）。1955年吉奇（G.Geach）和休斯（J.Hughes）發(fā)現(xiàn)錸能明顯改善鉬和鎢的塑性，可使鉬的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度下降到-200℃。
簡(jiǎn)介
鉬合金(圖2)
塑性加工不僅是鉬合金的成形手段，而且還可以提高鉬合金的強(qiáng)度和改善它的低溫塑性。鉬及其合金可用常規(guī)塑性加工方法生產(chǎn)板材、帶材、箔材、管材、棒材、線(xiàn)材和型材。鉬合金材料加工的特點(diǎn)是每道熱變形加工工序?qū)Ξa(chǎn)品最終性能都有明顯的影響。鉬在600℃以上迅速氧化，在725℃左右氧化產(chǎn)物揮發(fā)并出現(xiàn)液相，因此鉬及其合金加熱時(shí)通常采用氫或其他還原性氣氛保護(hù)。由于鉬的沾污層很薄，易用融熔堿洗去，所以熱加工可在大氣條件下進(jìn)行，但以快速為宜。鉬及其合金的冷加工應(yīng)在塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行。鉬及其合金的錠坯主要用粉末冶金工藝生產(chǎn)，也可用熔煉工藝生產(chǎn)。一般小規(guī)格坯料多采用粉末冶金工藝，大規(guī)格坯料兩者都可采用。采取何種工藝取決于對(duì)最終產(chǎn)品性能的要求。粉末冶金坯料的合適密度大約是理論密度的93～96%。工業(yè)上鉬及其合金的熔煉主要采用真空自耗電弧熔煉和電子束熔煉。粗大晶粒的鑄錠須經(jīng)擠壓開(kāi)坯后才能進(jìn)行加工。
擠壓
用于破碎粗大的鑄態(tài)晶粒，改善鑄錠的加工性能，也可以用來(lái)生產(chǎn)管材、棒材和型材。為使鑄態(tài)晶粒充分破碎，擠壓比應(yīng)不小于4,擠壓溫度通常在1100～1315℃之間。如果是通過(guò)擠壓直接獲得產(chǎn)品和中間產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)采用更大的擠壓比和更高的擠壓溫度。為延長(zhǎng)模具壽命和保證制品尺寸及表面質(zhì)量，應(yīng)采用二氧化鋯或三氧化二鋁耐火材料涂層模具，擠壓時(shí)用玻璃潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。
鍛造
包括旋鍛和普通鍛造。旋鍛主要用于生產(chǎn)2.5毫米直徑以上的細(xì)棒和拉拔絲材的坯料，所用坯料為10～30毫米方形燒結(jié)條。純鉬旋鍛的開(kāi)鍛溫度常在1400℃左右，道次變形量一般為10～20%，也可達(dá)30%左右。隨著直徑的減小，鍛造溫度逐漸降低，3毫米直徑時(shí)可降到800℃左右。對(duì)普通鍛造而言，錘鍛比壓鍛更合宜。普通鍛造可獲得大尺寸坯料和大型鍛件。純鉬的開(kāi)鍛溫度約1400℃左右，而經(jīng)擠壓開(kāi)坯的坯料的開(kāi)鍛溫度可以低些。自由鍛造要注意安全，防止工件或碎塊飛出傷人。
軋制
用于板材、帶材、箔材和棒材生產(chǎn)。軋制熔煉-擠壓提供的坯料的初軋溫度一般在 1200～1250℃之間；粉末冶金提供的坯料的初軋溫度一般在1400℃左右。為了減少不均勻變形，初軋時(shí)的道次變形量應(yīng)在20～40%之間，每次加熱后軋制總變形量為75%左右。當(dāng)總變形量超過(guò)85%（板厚大約為6毫米）時(shí)，軋制溫度可降到700～900℃；板厚在1～2毫米時(shí)，軋制溫度可降到200～400℃。依據(jù)材質(zhì)的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度不同，過(guò)渡到冷軋的板材厚度為0.5～1毫米?？刹捎媒徊孳堉苼?lái)改善產(chǎn)品的各向異性。為獲得足夠的加工硬化和改善低溫塑性，最終產(chǎn)品合適的冷加工量應(yīng)為70%左右。
管材加工 鉬管材主要以鑄錠或燒結(jié)錠為擠壓管坯，采用溫加工工藝，通過(guò)軋制、拉拔或旋壓制成各種管材。中國(guó)采用溫軋生產(chǎn)小直徑鉬管。初軋溫度一般在 650℃左右，終軋溫度大約350℃。溫軋道次加工率一般在20～35%之間，最大可達(dá)40%以上。對(duì)于直徑為8毫米、壁厚為0.5毫米的鉬管而言，軋管可長(zhǎng)達(dá)6500毫米。溫軋鉬管有很好的內(nèi)外表面，良好的室溫塑性，并可進(jìn)一步拔制成毛細(xì)管。直徑較大的薄壁管一般用擠壓或燒結(jié)管坯再經(jīng)旋壓加工而成。
熱處理
一般應(yīng)用再結(jié)晶退火和消除應(yīng)力退火。再結(jié)晶退火用于擠壓、鍛造和熱軋過(guò)程。消除應(yīng)力退火是為了消除加工硬化。 由于再結(jié)晶退火使材料的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，不利于下一步加工，一般加工產(chǎn)品是以消除應(yīng)力退火狀態(tài)交貨和使用的。
科研動(dòng)態(tài)
在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，[1] 西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫軍課題組成功研制出納米結(jié)構(gòu)彌散強(qiáng)化鉬合金材料。該材料具有納米稀土氧化物增強(qiáng)粒子與超細(xì)晶微觀(guān)結(jié)構(gòu)，同時(shí)拉伸延性成倍提高。
中國(guó)的鉬儲(chǔ)量、產(chǎn)量和消費(fèi)量均居全球第一。鉬廣泛應(yīng)用于不銹鋼等各類(lèi)鋼鐵材料的生產(chǎn)，鉬合金還因本身具有的優(yōu)良導(dǎo)熱導(dǎo)電性、耐高溫等特點(diǎn)，在航空航天、機(jī)械、冶金等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
不過(guò)，由于鉬具有低溫脆性、強(qiáng)度低、延性差等不足，對(duì)鉬合金進(jìn)行深加工比較困難，其應(yīng)用受到較大限制。多年來(lái)，我國(guó)鉬業(yè)以生產(chǎn)鉬的初級(jí)產(chǎn)品為主。因此，研發(fā)具有更好性能、更高附加值的鉬合金材料，對(duì)于我國(guó)鉬業(yè)發(fā)展有著重要意義。
孫軍課題組從工程實(shí)際需求出發(fā)，回溯到材料制備技術(shù)的難點(diǎn)，揭示了稀土氧化物摻雜鉬合金中晶粒及晶內(nèi)與晶界粒子強(qiáng)韌化尺寸效應(yīng)特性和機(jī)理，建立了強(qiáng)韌化定量解析模型，并提出了納米摻雜強(qiáng)韌化的新思路。
在此基礎(chǔ)上，研究人員開(kāi)發(fā)了分子級(jí)摻雜的液相混合制備含納米稀土氧化物鉬合金的關(guān)鍵技術(shù)，解決了稀土氧化物的納米化與非團(tuán)聚化、在鉬晶粒內(nèi)部和晶界均勻彌散分布以及納米超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性等制約該領(lǐng)域發(fā)展的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。他們制備的鉬合金強(qiáng)度與延、韌性均超過(guò)已被報(bào)道的國(guó)際一流公司同類(lèi)材料最好水平，同時(shí)塑脆轉(zhuǎn)變溫度明顯降低，合金高溫再結(jié)晶溫度及高溫強(qiáng)度與拉伸延性顯著提高。
據(jù)悉，相關(guān)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用，項(xiàng)目還獲得2012年度教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
鉬合金的種類(lèi)
一.TZM和TZC鉬合金，二.MHC和ZHM合金，三.Mo-W合金，四.Mo-Re合金，五.MH和KW鉬合金。
鉬合金的應(yīng)用
高溫加熱元件，輻射屏蔽，擠壓，鍛造模具等;旋轉(zhuǎn)透視在臨床診斷用陽(yáng)極;玻璃熔化爐電極和組件的抗熔融玻璃;與熱膨脹系數(shù)匹配的硅半導(dǎo)體芯片散熱片坐騎;濺射層，只有埃（10-7毫米）厚，大門(mén)和集成電路芯片的互連;汽車(chē)活塞環(huán)和機(jī)器部件噴涂涂料，以減少摩擦，提高磨損。
