鉬的強(qiáng)化通常采用的方式微量合金化,碳化物強(qiáng)化,固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。
(1)微量合金化 主要是加入微量的Ti、Zr、B、La等合金元素,加入量為0.1%~1%進(jìn)行固溶強(qiáng)化。微量的Zr、Hf對(duì)提高鉬的高溫硬度作用*大,Zr、Hf、Ti對(duì)提高鉬的再結(jié)晶溫度有顯著的效果。如此少量的合金元素能顯著的提高性能,除了這些元素能細(xì)化晶粒,除去或減弱C、O2、N2等有害的作用改善了加工和焊接性能外,還由于在位錯(cuò)及雜質(zhì)周圍存在彈性應(yīng)力場(chǎng)。當(dāng)加入少量溶質(zhì)元素時(shí),他就將置于固溶體的*大位錯(cuò)堆積區(qū),結(jié)果降低了彈性應(yīng)力,也就降低了金屬的內(nèi)能,使微量合金化的合金內(nèi)能小于純金屬的內(nèi)能,若破壞合金的彈性平衡將需要更多的能量。此外,位錯(cuò)周圍形成異類原子堆積,使位錯(cuò)難以遷移,所以使合金的再結(jié)晶溫度提高。研究證實(shí)鈦的*佳含量約0.5%,鋯的*佳含量0.2%,鋯的強(qiáng)化效果優(yōu)于鈦。
(2)碳化物強(qiáng)化 加入碳及活性金屬Ti、Zr、Hf等,也有加Nb或其他碳化物形成元素,形成難熔碳化物相起強(qiáng)化作用,碳同時(shí)還起脫氧作用,Zr、Hf、Ti金屬碳化物強(qiáng)化鉬合金的熱強(qiáng)性大大地高于微量合金化的鉬合金,但是由碳化物強(qiáng)化的鉬合金在1700℃以下才有強(qiáng)化作用。
(3)固溶強(qiáng)化 提高鉬合金原子間接合理并形成固溶體的合金化元素有Ta、W和Re等。由于Ta會(huì)使鉬變形性能惡化,因此固溶強(qiáng)化鉬合金主要為Mo-W和Mo-Re合金。
Mo-W合金是為其抗化學(xué)腐蝕能力而開發(fā)的,這類合金應(yīng)用是取代純鎢的成本低和重量輕的材料。Mo-Re合金是由于“錸效應(yīng)”導(dǎo)致材料具有很低的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。
(4)彌散強(qiáng)化 摻雜Al、K和Si的鉬合金如MH、KW,由于原始粉末可產(chǎn)生細(xì)小的彌散物,它能夠穩(wěn)定鍛造組織結(jié)構(gòu),阻礙再結(jié)晶的進(jìn)行或穩(wěn)定拉長的再結(jié)晶晶粒結(jié)構(gòu),避免轉(zhuǎn)化為等軸晶粒,使低溫塑性得到顯著改善。摻雜的MH和KW鉬合金在低溫時(shí)雖對(duì)強(qiáng)度無特別的改善,但具有極好的抗蠕變性和極高的再結(jié)晶溫度。除此之外,活性金屬氧化物彌散相也用來提高鉬的高強(qiáng)度和抗蠕變性,如Z-6鉬合金就是加入0.5%ZrO2來彌散強(qiáng)化的。它是由ZrO2穩(wěn)定的晶粒組織提供穩(wěn)定狀態(tài),蠕變速率的改善類似于摻雜劑所起的作用。*近還研究出稀土氧化物鉬合金的強(qiáng)化,加入0.2%~0.3%La2O3的鉬合金,由于第二相La2O3的位錯(cuò)釘住從而使晶間斷裂減少,提高了斷裂強(qiáng)度,使低溫脆性有所改善。又如加入Y2O3的鉬合金,如ZHMR,隨著加入Y2O3從0~1.5%時(shí),其硬度、室溫拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度均有所增加。
除上述強(qiáng)化的鉬合金之外,為了改善鉬的抗氧化性能,也常加入Al、Ni、Si等元素,如在鉬中加入0.17%Al時(shí),其抗氧化性能比純鉬有所提高。鉬中加入30%Ni和20%Co時(shí),在940℃,其耐氧化壽命可達(dá)100h以上。鉬與硅化合形成硅化鉬是一種很好的抗高溫氧化的材料,它作為加熱元件在空氣中加熱到1600~1700℃仍可繼續(xù)使用,然而硅化鉬脆性大,加工困難,因此一直仍未普及使用。
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