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钨合金

钨合金管材

作者:admin 时间:2019-04-12 14:55

  钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中,钨的熔点最高,高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好,比重大,除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外,钨及其合金广泛用于电子、电光源工业,也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。
 
  分类
  钼钨合金
  含钼和钨两种元素的合金,它包括以钼为基的钼钨合金和以钨为基的钨钼合金系列。该种合金能以任何比例形成,在所有温度下均为完全固溶体合金。
  铌钨合金
  以铌为基加入一定量的钨和其他元素而形成的铌合金。钨和铌形成无限固溶体。钨是铌的有效强化元素,但随着钨添加量的增加,合金的塑性一脆性转变温度将上升,晶粒也显著长大。因此,要得到高强度的铌钨合金,须适当地控制钨的添加量,同时还须适量加入细化晶粒、降低塑性一脆性转变温度的元素如锆和铪等。1961年,美国研制成功用于航天飞机蒙皮的Nb-10W-2.5Zr合金,以后又发展成为Nb-10W-1Zr-0.1C合金。70年代初,中国也研制成功NbWl0Zr2.5和NbWl0Zr1C0.1合金。
  硬质合金
  硬质合金是最常见、最主要的一种钨的合金形式,有别于前面几款钨合金的是它是钨和碳、钴,因而它也常被称为钨钴合金。目前,工业领域应用最广泛的刀具基本都是硬质合金刀具,所以硬质合金这种钨合金也被称为是“工业牙齿”。
 
  用途
  灯丝业
  钨最早用于制作白炽灯丝。1909年美国库利吉(W.D.Coolidge)采用钨粉压制、重熔、旋锻、拉丝工艺制成钨丝,从此钨丝生产得到迅速发展。1913年兰米尔(I.Langmuir)和罗杰斯 (W.Rogers)发现钨钍丝(又称钍钨丝)发射电子性能优于纯钨丝后,开始使用钨钍丝,至今仍然广泛使用。1922年研制出具有优良的抗下垂性能的钨丝(称为掺杂钨丝或不下垂钨丝),这是钨丝研究中的重大进展。不下垂钨丝是广泛使用的优异灯丝和阴极材料。50~60年代,对钨基合金进行了广泛的探索研究,希望发展能在1930~2760℃工作的钨合金,以供制作航天工业使用的耐高温部件。其中以钨铼系合金的研究较多。对钨的熔炼和加工成形技术也开展了研究,采用自耗电弧和电子束熔炼获得钨锭,并经挤压和塑性加工制成某些制品;但熔炼铸锭的晶粒粗大,塑性差,加工困难,成材率低,因而熔炼-塑性加工工艺未能成为主要生产手段。除化学气相沉积 (CVD法)和等离子喷涂能生产极少的产品外,粉末冶金仍是制造钨制品的主要手段。
  板材业
  中国在20世纪50年代已能生产钨丝材。60年代对钨的熔炼、粉末冶金和加工工艺开展了研究,现已能生产板材、片材、箔材、棒材、管材、丝材和其他异型件。
  高温材料
  钨材使用温度高,单纯采用固溶强化方法对提高钨的高温强度效果不大。但在固溶强化的基础上再进行弥散(或沉淀)强化,可大大提高高温强度,以ThO2和沉淀的HfC弥散质点的强化效果最好。在 1900℃左右W-Hf-C系和W-ThO2系合金都有着高的高温强度和蠕变强度。在再结晶温度以下使用的钨合金,采取温加工硬化的方法,使其产生应变强化,是有效的强化途径。如细钨丝具有很高的抗拉强度,总加工变形率为99.999%、直径为0.015毫米的细钨丝,室温下抗拉强度可达438公斤力/毫米
  在难熔金属中,钨和钨合金的塑性-脆性转变温度最高。烧结和熔炼的多晶钨材的塑性-脆性转变温度约在150~450℃之间,造成加工和使用中的困难,而单晶钨则低于室温。钨材中的间隙杂质、微观结构和合金元素,以及塑性加工和表面状态,对钨材塑性-脆性转变温度都有很大影响。除铼可明显地降低钨材的塑性-脆性转变温度外,其他合金元素对降低塑性-脆性转变温度都收效甚微。
  钨的抗氧化性能差,氧化特点与钼类似,在1000℃以上便发生三氧化钨挥发,产生“灾害性”氧化。因此钨材高温使用时必须在真空或惰性气氛保护下,若在高温氧化气氛下使用,必须加防护涂层。