“铼与高温合金”系列四《铼在钨基合金中的强化效应与钨铼合金质料的应用展望》
- 分类：应用手艺
- 作者：凯时国际娱乐合金
- 泉源：
- 宣布时间：2023-04-21
- 会见量：0
【提要形貌】钨具有熔点高、密度高、再结晶温度高、高温导电性能好、抗热震、耐烧蚀等诸多优异性能 ，但钨的室温塑性较差 ，塑-脆转变温度高达 150~450℃ ，因而在室温下难以实现切削加工和冷变形,而铼熔点高 ，弹性模量大 ，没有脆性转变温度 ，并具有优良的抗拉强度、蠕变极限、长期强度和抗热攻击能力。在钨中加入铼 ，由于“铼效应”的作用 ，钨铢合金具有一系列的优良性能 ，如高熔点 ，高硬度、高强度、高塑性、高电阻率、高热电势值、高再结晶温度、低蒸汽压、低的电子逸出功和低的塑-脆性转变温度等 ，是现在钨合金中综合性能最好的合金之一 ，在航空航天、核工业、电子工业、医疗等尖端领域有着辽阔的应用远景。
“铼与高温合金”系列四《铼在钨基合金中的强化效应与钨铼合金质料的应用展望》
【提要形貌】钨具有熔点高、密度高、再结晶温度高、高温导电性能好、抗热震、耐烧蚀等诸多优异性能 ，但钨的室温塑性较差 ，塑-脆转变温度高达 150~450℃ ，因而在室温下难以实现切削加工和冷变形,而铼熔点高 ，弹性模量大 ，没有脆性转变温度 ，并具有优良的抗拉强度、蠕变极限、长期强度和抗热攻击能力。在钨中加入铼 ，由于“铼效应”的作用 ，钨铢合金具有一系列的优良性能 ，如高熔点 ，高硬度、高强度、高塑性、高电阻率、高热电势值、高再结晶温度、低蒸汽压、低的电子逸出功和低的塑-脆性转变温度等 ，是现在钨合金中综合性能最好的合金之一 ，在航空航天、核工业、电子工业、医疗等尖端领域有着辽阔的应用远景。
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- 作者：凯时国际娱乐合金
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- 宣布时间：2023-04-21
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钨具有熔点高、密度高、再结晶温度高、高温导电性能好、抗热震、耐烧蚀等诸多优异性能 ，但钨的室温塑性较差 ，塑-脆转变温度高达 150~450℃ ，因而在室温下难以实现切削加工和冷变形,而铼熔点高 ，弹性模量大 ，没有脆性转变温度 ，并具有优良的抗拉强度、蠕变极限、长期强度和抗热攻击能力。在钨中加入铼 ，由于“铼效应”的作用 ，钨铼合金具有一系列的优良性能 ，如高熔点 ，高硬度、高强度、高塑性、高电阻率、高热电势值、高再结晶温度、低蒸汽压、低的电子逸出功和低的塑-脆性转变温度等 ，是现在钨合金中综合性能最好的合金之一 ，在航空航天、核工业、电子工业、医疗等尖端领域有着辽阔的应用远景。
一、铼在钨基合金中的强化效应
1、固溶强化钨铼合金
Re合金是一种固溶体合金,在钨中添加铼可显著改善纯钨的室温韧性和高温抗蟠变性能。添加的含量主要在 3%~26 %之间 ，通常使用的有W-3Re、W-5Re、W-10Re 和W-25Re。图1为钨铼合金的二元相图 ，从相图可看出钨和铼在很大规模内互溶天生固溶合金 ，在钨中天生 α-固溶体。固溶体按固溶方法可分为间隙式固溶体和置换式固溶体。W和Re的原子半径相近 ，Re元素在W中会形成置换式固溶体。因两者半径的相近 ，导致 Re在W中固溶对基体的晶格常数影响不大。钨合金是一种类体心立方结构的固溶体 ，如图2所示。在形成固溶体的历程中 ，W 原子和 Re 原子相互迁徙 ，此历程可以修复相当数目的微裂纹。Re 在3 000C时的最大消融度为 37 %Re(原子比) ，在1600 C的最小消融度为28 %Re(原子比)。在现实生产中 ，当铼含量凌驾 26 %时 ，钨合金将析出第二相(W2Re3) ，W2Re3是一种高强度和高硬度的组织结构 ，给钨铼合金的压力加工以及热处置惩罚带来难题 ，同时对钨锌合金质料的性能有显著的不良影响 ，特殊是对证料的匀称性有显着的影响。
固溶W-Re合金与纯W相比 ，性能获得提高主要是由于“铼效应” ，即铼添加到钨中 ，天生具有大的外貌张力的络合氧化物。这种氧化物不湿润晶界而是群集成圆球状 ，从而提高了钨铼合金的晶界强度 ，同时也提高了延性 ，在变形历程中有利于栾晶形成 ，镌汰了堆垛层位错能量。
图1 钨铼合金二元相图
图2 钨铼合金固溶体的晶体结构
2、第二相粒子强化钨铼合金
在W-Re合金中添加细小弥散的第二相粒子 ，可进一步提高钨铼合金的高温力学性能 ，第二相粒子一样平常是氧化物和碳化物。匀称漫衍的第二相颗粒一方面可以钉扎位错和晶界 ，细化晶粒 ，提高钨铢合金的强度；同时可以增添晶界面积 ，降低晶界处杂质的浓度 ，降低钨铼合金的韧脆转变温度。用于弥散强化钨合金的氧化物主要有 ThO2、Y2O3和CeO2等,其原理是使用弥散的氧化物阻碍位错运动和细化晶粒来抵达强韧化的效果。常用的W-Re-ThO2系列合金主要有 WRe-1ThO2、W-Re-2ThO2 ，ThO2的添加量大于4 %时 ，反而使合金的性能下降。但氧化物的尺寸相对较大 ，强化效果有限。氧化物虽然能够提高钨铼合金的强度并降低其韧脆转变温度 ，可是氧化物增强钨铼合金高温强度较低、抗烧蚀性能较差。而钨铼合金主要应用于高温领域 ，因此氧化物增强钨铼合金生长受到限制。碳化物具有高硬度、高熔点、热稳固性强等特点 ，通过添加碳化物来细化晶粒 ，不但能提高钨铢合金的强度和抗变形能力。同时可以坚持优异的抗辐照性能。沉淀强化钨铼合金的碳化物主要有:HfC、TaC、NbC 和 ZrC。其中HfC的熔点最高、天生自由能最低 ，热力学稳固性最强因此 W-Re-HfC 合金获得了普遍的研究 ，主要有W-3.6Re-HfC、W-4Re-HfC 、W-23.4Re-HfC、W-24.5Re-HfC合金。
（本部分转载自《中国钨业》 ，作者：姚惠龙等）
二、钨铼合金的应用
古板应用主要有以下三个方面：
1. 低铼合金丝与高铼合金丝匹配成热电偶 ，测温规模广(0～2500C)、热电势值高、响应速率快、抗侵蚀性能好 ，因此钨铼热电偶丝在测温仪器中获得普遍应用。它不但用于真空、还原性气氛和惰性气氛中 ，并且接纳防氧化步伐时还用于氧化性气氛中取代铂铑热电偶测温获得现实应用。
2. 用于制造单晶蓝宝石 ，做捆绑用。
3. 电子管、显像管和灯胆热丝、用作电接点质料。
钨铼合金具备低温延性好(即一次绕丝成形性好)、低温退火延性好(即二次绕丝成形性好)、高温延性好(即二次再结晶后的延性)、高温抗下垂性能好。以是很是适合制备高端灯丝。
电器开关常用许多触点质料 ，如汽车喇叭触点和燃烧触点、电压调理器触点、电话机触点、种种电器开关触点等。在事情时 ，各对触点相互摩擦和电火花侵蚀及高频次接触等特点 ，因此 ，制作触点质料应知足下列要求：质料的接触电阻小 ，电弧的伏安特征小 ，浸蚀率小等。
凯时国际娱乐 ，恒久专注铼及铼合金质料研发 ，除了上述通例应用外 ，还开发出了更高端的航空航天、半导体、搅拌摩擦焊等行业的应用。
1、航空航天高温结构质料
宇航航行器中用钨铼合金有：挡热板 ，火箭喷管外围部件 ，锥体部件 ，发念头或引擎件的涂料。钨铼合金容器和UO2加热到2000℃无反应用于提炼铀的坩埚质料。高温炉的发热体和隔热屏 ，蒸发高纯金属的坩埚 ，高温领域的弹簧、螺钉、螺母、支持杆和毗连杆等用钨铼合金 ，具有优异的塑性。
2、半导体MOCVD装备零部件
MOCVD装备中加热部件需急速升温降温 ，使用温度最高抵达2000℃ ，使用钨铼合金能延伸使用寿命 ，钨铼合金丝因具备较好的延伸率还可以作为加热丝的支架。
3、摩擦焊钨铼搅拌头
由于钨铼合金硬度高 ，强度高 ，耐磨性耐侵蚀性好 ，可用来制做搅拌摩擦焊的搅拌头。另外该性能 ，还能用于打印机的打印针、笔尖、测绘仪器的重心锤和耐磨零件等。
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