钼合金(图2)
钼及其合金的锭坯主要用粉末冶金工艺生产,也可用熔炼工艺生产。一般小规格坯料多采用粉末冶金工艺,大规格坯料两者都可采用。采取何种工艺取决于对最终产品性能的要求。粉末冶金坯料的合适密度大约是理论密度的93~96%。工业上钼及其合金的熔炼主要采用真空自耗电弧熔炼和电子束熔炼。粗大晶粒的铸锭须经挤压开坯后才能进行加工。
挤压用于破碎粗大的铸态晶粒,改善铸锭的加工性能,也可以用来生产管材、棒材和型材。为使铸态晶粒充分破碎,挤压比应不小于4,挤压温度通常在1100~1315℃之间。如果是通过挤压直接获得产品和中间产品,应当采用更大的挤压比和更高的挤压温度。为延长模具寿命和保证制品尺寸及表面质量,应采用二氧化锆或三氧化二铝耐火材料涂层模具,挤压时用玻璃润滑剂润滑。
锻造包括旋锻和普通锻造。旋锻主要用于生产2.5毫米直径以上的细棒和拉拔丝材的坯料,所用坯料为10~30毫米方形烧结条。纯钼旋锻的开锻温度常在1400℃左右,道次变形量一般为10~20%,也可达30%左右。随着直径的减小,锻造温度逐渐降低,3毫米直径时可降到800℃左右。对普通锻造而言,锤锻比压锻更合宜。普通锻造可获得大尺寸坯料和大型锻件。纯钼的开锻温度约1400℃左右,而经挤压开坯的坯料的开锻温度可以低些。自由锻造要注意安全,防止工件或碎块飞出伤人。
轧制用于板材、带材、箔材和棒材生产。轧制熔炼-挤压提供的坯料的初轧温度一般在 1200~1250℃之间;粉末冶金提供的坯料的初轧温度一般在1400℃左右。为了减少不均匀变形,初轧时的道次变形量应在20~40%之间,每次加热后轧制总变形量为75%左右。当总变形量超过85%(板厚大约为6毫米)时,轧制温度可降到700~900℃;板厚在1~2毫米时,轧制温度可降到200~400℃。依据材质的塑性-脆性转变温度不同,过渡到冷轧的板材厚度为0.5~1毫米。可采用交叉轧制来改善产品的各向异性。为获得足够的加工硬化和改善低温塑性,最终产品合适的冷加工量应为70%左右。
管材加工 钼管材主要以铸锭或烧结锭为挤压管坯,采用温加工工艺,通过轧制、拉拔或旋压制成各种管材。中国采用温轧生产小直径钼管。初轧温度一般在 650℃左右,终轧温度大约350℃。温轧道次加工率一般在20~35%之间,最大可达40%以上。对于直径为8毫米、壁厚为0.5毫米的钼管而言,轧管可长达6500毫米。温轧钼管有很好的内外表面,良好的室温塑性,并可进一步拔制成毛细管。直径较大的薄壁管一般用挤压或烧结管坯再经旋压加工而成。
热处理一般应用再结晶退火和消除应力退火。再结晶退火用于挤压、锻造和热轧过程。消除应力退火是为了消除加工硬化。
由于再结晶退火使材料的塑性-脆性转变温度升高,不利于下一步加工,一般加工产品是以消除应力退火状态交货和使用的。
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。
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