鉬及其鉬合金的需求和應(yīng)用
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從全球的消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，鉬確實(shí)稱(chēng)得上是鐵的同盟軍。西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鉬的需求80%源于鋼鐵，不銹鋼吸納30％的鉬，低合金鋼吸納30％，鉆探刀頭和切削刀具占10％，鑄鋼占10％。另外20％的鉬消費(fèi)在鉬化學(xué)制品、鉬基潤(rùn)滑劑和石油精煉等方面。頗為典型的美國(guó)1998年在鋼鐵生產(chǎn)中鉬的消費(fèi)比例是75％。此外以鉬為基的合金在電子、金屬加工及航天工業(yè)中也得到日益廣泛的應(yīng)用。
鉬合金
TZM合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度及綜合性能，是應(yīng)用最廣泛的鉬合金。美國(guó)用TZM合金制作發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤(pán)，其用鉬量占鉬總用量的15％。我國(guó)生產(chǎn)包括TZM鉬合金在內(nèi)的鉬材已不下于22個(gè)牌號(hào)，20世紀(jì)90年代初我國(guó)鉬及鉬制品的產(chǎn)量已近200噸。TZM和TZC鉬合金的高溫機(jī)械性能比純鉬好，廣泛用于制造高溫工、模具及各種結(jié)構(gòu)件。我國(guó)早在20世紀(jì)年代即已成功地將它們制成各種無(wú)縫鋼管的熱穿孔頂頭。此種用粉冶技術(shù)制造的燒結(jié)鉬頂頭減少了原料消耗(為鑄態(tài)的50％)，平均使用壽命提高1.5～2倍。鉬錸合金(含50％Re)制成的無(wú)縫管高溫性能優(yōu)良，可在接近其熔點(diǎn)的溫度下使用，用作熱電偶套管和電子管陰極的支架、環(huán)、柵極等零件。
鉬及鉬合金除具有高溫強(qiáng)度，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和低的熱膨脹系數(shù)(與電子管用玻璃相近)外，還擁有較鎢易于加工的優(yōu)勢(shì)，因此用常規(guī)加工方法生產(chǎn)的板、帶、箔、管、棒、線(xiàn)和型材等在電子管(柵極和陽(yáng)極)、電光源(支撐材料)零件，金屬加工工具(壓鑄和擠壓模、鍛模、穿孔頂頭、液態(tài)金屬濾篩)及渦輪盤(pán)等部件中得到廣泛應(yīng)用。
鋼的合金元素
鉬作為鋼材的盟友，和鎳、鉻一起作為合金元素能夠減少合金鋼在熱處理時(shí)經(jīng)常發(fā)生的脆變。在高速鋼中用鉬代替鎢在解決鎢資源不足方面，美國(guó)走在了前面。據(jù)計(jì)算，鉬具有兩倍于鎢的“能力”。這樣一來(lái)含鎢18％的鋼可由含鉬9％的鋼代替(同時(shí)加入鉻與釩)，大大降低了鋼的生產(chǎn)成本。鉬在不銹鋼內(nèi)的作用是提高耐蝕性、增加高溫強(qiáng)度及改善可焊性�？梢�(jiàn)鉬在鋼鐵工業(yè)中有著非同凡響的作用。
其他應(yīng)用
鉬在真空爐工作的溫度和壓力下，具有極低的蒸氣壓。因此鉬零件對(duì)爐內(nèi)工件或工作物質(zhì)的污染最少，并且蒸發(fā)損失肯定不會(huì)制約諸如加熱元件和隔熱包封等鉬質(zhì)高溫零件的使用壽命。在制造玻璃制品方面鉬的高溫強(qiáng)度使它成為快速加熱期間最為理想的電極與處理和加工設(shè)備。鉬與大多數(shù)玻璃組分在化學(xué)上是相容的，更不會(huì)由于小量鉬溶解在玻璃熔槽內(nèi)而造成有害的發(fā)色效應(yīng)。作為玻璃熔煉爐中的加熱電極，其壽命可長(zhǎng)達(dá)3～5年。
新興應(yīng)用
解決鉬的低溫延性和高溫氧化問(wèn)題的主要途徑就是開(kāi)發(fā)一種以二硅化鉬(MoSi2)為基的先進(jìn)復(fù)合材料。鉬與氧接觸形成的Mo02在800℃升華，冷凝時(shí)得到一種黃白色的翳狀物，給發(fā)揮鉬在高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能上的優(yōu)勢(shì)造成了嚴(yán)重的工程問(wèn)題。為此采用了有自愈能力的富硅涂層，然而這種涂層抗熱循環(huán)效應(yīng)的能力極差。而以二硅化鉬作基體的復(fù)合材料Mo-Si-B的高溫強(qiáng)度和抗氧化能力極好，但延性差，僅限生產(chǎn)小批量商用產(chǎn)品。為解決延性問(wèn)題，最近確定了這種鉬—硅—硼系復(fù)合材料的組成范圍，使之除抗氧化性能奇佳外，高溫機(jī)械性能與TZM合金相當(dāng)。該復(fù)合材以Mo5SiB(T2)為基體相，以金屬鉬為第二相。金屬相提高了復(fù)合材料的延性，基體相可形成自愈性的氧化皮。目前制成的同時(shí)加入鈦的Mo-6Ti-2.2Si-1.1B復(fù)合材料在1370℃下暴露在空氣中2小時(shí)，肉眼幾乎看不到變化，較之TZM還要優(yōu)越。這是鉬基合金一項(xiàng)了不起的成就。
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