鉭合金特性

中國在50年代末開始研究鉭的冶煉和塑性加工，60年代中期已能生產(chǎn)鉭及其合金的制品。

在難熔金屬中，鉭的低溫塑性是最好的，它的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度低于-196℃。研制鉭合金必須考慮保持鉭的優(yōu)異的低溫塑性。鉭合金多采用固溶強(qiáng)化的方法，也采用固溶和沉淀強(qiáng)化相結(jié)合的方法來提高強(qiáng)度,在周期表中鉭的毗鄰元素有的能在鉭中完全固溶,有的溶解度很大。強(qiáng)化效果最明顯的置換固溶元素是錸、鎢、鋯和鉿。加入元素量如超過一定范圍，會(huì)損害鉭的低溫塑性(見圖)。一般認(rèn)為加入的原子百分比應(yīng)少于12~14%。間隙元素氮、碳和氧對(duì)提高鉭的強(qiáng)度效果不大，卻使鉭的低溫塑性和加工塑性受到明顯的損害。這些間隙元素與活性元素鋯或鉿形成彌散的沉淀相時(shí),才有明顯的強(qiáng)化效果。由Ta-10W發(fā)展出來的Ta-10W-2.5Hf-0.01C合金是固溶和沉淀強(qiáng)化相結(jié)合的典型合金(見金屬的強(qiáng)化)。鉭和幾種典型的鉭合金的力學(xué)性能見表。表中所列材料塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度都低于-196℃。

鉭及其合金坯料可用粉末冶金工藝或熔煉工藝生產(chǎn)。粉末冶金工藝多用于生產(chǎn)小型鉭制品和加工用的坯料。用熱還原法或電解法制得的粉末鉭原料，經(jīng)壓制成型后進(jìn)行真空燒結(jié)。燒結(jié)工藝取決于對(duì)產(chǎn)品的使用要求。一次燒結(jié)(1600~2200℃)用于生產(chǎn)熔煉用電極和多孔陽極。二次燒結(jié)用于生產(chǎn)鍛造、軋制和拉拔等塑性加工用的坯料。兩次燒結(jié)之間常進(jìn)行鍛造或軋制，加工率約50%。二次燒結(jié)溫度為2000~2700℃。

真空自耗電弧和電子束熔煉工藝是制取鉭及其合金鑄錠的常用方法。電子束熔煉工藝主要用于鉭的提純,自耗電弧熔煉工藝可制取大直徑和合金成分更均勻的鑄錠，自耗電弧熔煉的電極可用燒結(jié)棒或電子束熔煉錠制成，熔煉法得到的鑄錠晶粒粗大，常需開坯破碎鑄態(tài)晶粒以提高塑性。為使鉭進(jìn)一步提純或制備單晶可使用電子束區(qū)域熔煉法。

純鉭的塑性良好，變形抗力小，加工硬化率較小，各種型材和異型零部件都可用塑性加工方法制得。純鉭在室溫下可軋成板材、帶材、箔材、管材和棒材，加工率可達(dá)90%以上。為減輕氧化，純鉭塑性加工常在室溫或 500℃以下進(jìn)行。鉭合金由于強(qiáng)度高和鑄錠塑性差，須先在1200℃以上進(jìn)行開坯，以后的加工工藝與純鉭相同。開坯的擠壓比應(yīng)大于4，鍛造比應(yīng)大于2。錠坯在加熱開坯時(shí)，要防止氣體污染而使材料塑性下降。為保證產(chǎn)品有良好沖壓和旋壓性能，要用交叉軋制。交叉軋制前的加工率應(yīng)保持在80%左右。鉭板通過旋壓和深沖可制成杯、帽、管、錐體、噴管等不同形狀的零件。供拉絲用的旋鍛棒直徑一般為2.5毫米。由于鉭質(zhì)軟,易和模具粘結(jié)和劃傷表面，拉絲時(shí)常先使線材表面經(jīng)過陽極氧化形成氧化膜，并用蜂蠟潤滑。

真空電子束焊接和惰性氣體保護(hù)鎢極焊接工藝,可制取塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度低的焊件。這種焊接工藝制得的焊接鉭管，可滿足化工部門的使用要求。鉭還可和不銹鋼、鈦合金、鎳合金和碳鋼焊接在一起。用高能率成形(爆炸法)可使鋼和鉭復(fù)合成雙金屬，是制造大型耐蝕設(shè)備內(nèi)襯的有效方法。

鉭和鉭合金容易磨損和粘結(jié)刀具，宜用高速鋼刀具，并用四氯化碳等有機(jī)溶劑冷卻。磨削加工宜用碳化硅砂輪，因氧化鋁砂輪易使磨面龜裂。

主要有退火和固溶時(shí)效處理。為防止大氣污染,鉭合金的熱處理必須在10-4托的真空中或高純惰性氣體中進(jìn)行，有時(shí)甚至需要用鉭箔把產(chǎn)品包裹起來。

所有齒輪和配合面都經(jīng)過精磨、并嚴(yán)格控制裝配間隙來獲得精確的流量。齒輪和泵體根據(jù)不同的工況ZB-B系列采用鉻鎳合金鋼、高溫工具鋼材料;ZB-H系列采用進(jìn)口CPM工具鋼或鈦鉭合金材料，整體淬火，硬度HRC62-68，耐磨性好。