鈦鋯鉬合金生產(chǎn)技術

鈦鋯鉬堆肥莫-0。 5TI-0。 08Zr-0。 1?0。存在的碳導致的硬質(zhì)碳化物的形成分散相，使合金強化。使用真空電弧熔化，粉末冶金等的處理在工業(yè)生產(chǎn)中該合金的方法，真空熔融的純鉬的百分比(重量)T，鋯，等

TZM合金手冊的最大厚度為5毫米，寬度410毫米，長度為1000至1500毫米，但TZM合金板是長期，復雜的過程，設備占用，消耗，產(chǎn)量低，成本高，從而限制其使用;粉末冶金規(guī)則均勻混合比例與高純鉬粉和THI2粉末，ZrH2粉和噴霧炭黑粉末冷等靜壓成型，高溫燒結(jié)在保護氣氛下給TZM面團后?？瞻?，然后通過高溫熱軋(熱鍛)，高溫退火，高溫退火消除應力和溫度軋制(溫鍛)的TZM完成材料。鋼坯軋制(鍛造)工藝及后續(xù)熱處理對材料的性能，各向異性結(jié)構有較大的影響。使用粉末冶金TZM合金板材及棒材加工，它可以節(jié)省真空自耗電弧爐，大型擠出機和相應的高溫爐等大型設備，簡化流程，縮短了生產(chǎn)周期，降低能耗，產(chǎn)能，的產(chǎn)率可以提高，從而大大降低了成本。

目前應用最多的有TZM(Mo-0.5%Ti-0.008%Zr)和TZC(Mo-1.25%Ti-0.15%Zr-0.15%碳)。很好的高溫強度和很高的再結(jié)晶溫度，又有較好的室溫塑性。用粉末冶金法和真空電弧熔煉方法制取?？稍跇O惡劣條件下作高溫結(jié)構材料和高溫加工的工具材料。如用于制造鋁和銅合金、鑄鐵和鐵系合金的壓鑄模具和型芯、作不銹鋼等的熱擠壓工具和無縫鋼管熱加工用頂頭。還可作宇宙火箭裝置和飛面的零部件。有用鉿代替鈦，用形成雙相組織的方法強化鉬合金。

爐的結(jié)構元件，用于鑄造鋁合金，燙金模具插入?；鸺龂娮旌碗姌O。

以鉬為基加入少量鈦、鋯和微量碳元素的鉬合金，具有高的高溫強度，是目前應用最廣的鉬合金。鉬鈦鋯合金的名義成分是Mo-0.5Ti-0.08Zr，通用牌號為TZM。1956年美國克萊馬克斯鉬公司生產(chǎn)出第一批工業(yè)規(guī)模的TZM合金錠。20世紀50年代末，用熔鑄法可大批量制作TZM合金材。到70年代，該合金成為最優(yōu)秀的通用鉬合金。中國于60年代中期開始研究用熔鑄法制作TZM合金，70年代進行了較大規(guī)模的試制，具備了用熔鑄法和粉末冶金法生產(chǎn)TZM合金產(chǎn)品的能力。

TZM合金的化學成分(%)

為滿足更高的溫度和強度的使用要求，在TZM合金的基礎上增加鈦、鋯、碳元素而形成鉬鈦鋯碳合金，其通用成分為Mo-1.25Ti-0.15Zr-0.15C，稱為TZC合金。然而因為其變形難度大，所以到20世紀90年代仍未形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，沒有系列產(chǎn)品，只是根據(jù)使用要求提供產(chǎn)品。

強化機理分別介紹TZM合金和Tzc合金的強化機理。

TZM合金其強化機理是:(1)冷加工形變硬化既提高合金強度又細化晶粒，同時產(chǎn)生有韌性的纖維狀顯微結(jié)構。(2)少量鈦和鋯元素在鉬基體中溶解，增加結(jié)構穩(wěn)定性，提高再結(jié)晶溫度。(3)由鉬基體中的置換型元素(鈦、鋯)與間隙元素(碳)相互反應形成球形復式碳化物顆粒的沉淀而引起的彌散強化，改善鉬的高溫強度和抗蠕變性能。TZM合金中碳和鈦的含量有與Mo-0.5Ti合金相同的臨界比例。粉末冶金法制取。

用途鉬鈦鋯合金常用于1100℃以上的溫度下。由于TZM合金具有優(yōu)良的蠕變性能，因此是熱加工用的最佳高溫高強度模具(如壓鑄、擠壓、等溫鍛造等用的模具和穿孔頂頭)材料;同時可用作高溫高壓設備(熱等靜壓機和高溫加熱爐)的結(jié)構材料，如隔熱屏、支柱等;它也是大功率陶瓷管柵極用的優(yōu)良材料;另外，還可以用來制作生產(chǎn)粉末冶金制品、耐火材料和二氧化鈾粒用的燒舟。由于它的焊接性能較好和再結(jié)晶溫度較高，該合金已開始試用于熱燃氣閥和高溫燃氣系統(tǒng)的密封。Tzc合金比TZM合金具有更高的高溫性能，可用于TZM合金不能滿足要求的場合，當前用得最多的是用粉末冶金法制成的用于不銹鋼熱穿孔的頂頭。

TZM(鈦鋯鉬合金)，是一種高溫合金，一種固體溶液硬化和顆粒加強鉬基合金。因此TZM(鈦鋯鉬合金)提供了更好的可焊性。

TZM(鈦鋯鉬合金)是0.50%的鈦，鋯和0.08%，其余0.02%碳的鉬合金。

TZM(鈦鋯鉬合金)具有較高的再結(jié)晶溫度，較高的強度，硬度比非合金在室溫和高溫鉬和良好的延展性。此外，TZM(鈦鋯鉬合金)具有良好的導熱性，低蒸氣壓，耐腐蝕性好，因此可加工。

TZM(鈦鋯鉬合金)和其他鉬合金具有較高的再結(jié)晶溫度，比純鉬具有更高的耐熱性，更好的抗蠕變性。

TZM合金(高溫合金)是一種固體溶液硬化和顆粒加強鉬基合金。一個鉬鈦固溶體的發(fā)展和優(yōu)良的分散鈦碳化物為良好的強度性能在溫度高達1400 ° C的TZM再結(jié)晶的溫度大約為250 ° C，比鉬高，它提供了更好的可焊性。

TZM合金是0.50%的鈦，鋯和0.08%，其余0.02%碳的鉬合金。

TZM合金具有較高的再結(jié)晶溫度，較高的強度，硬度比非合金在室溫和高溫鉬和良好的延展性。此外，TZM具有良好的導熱性，低蒸氣壓，耐腐蝕性好，因此可加工。

TZM鉬合金的燒結(jié)主要有氫氣保護燒結(jié)和真空燒結(jié)，在氫氣保護燒結(jié)過程中，由于氫氣的還原作用，鉬粉中的氧化物會被氫氣還原，使材料中的氧含量降低到幾十μg/g 以下。

對于添加了鈦、鋯、鉿、鈮等活性元素的鉬合金，由于合金元素的高活性，會與氫氣中的雜質(zhì)氣體反應生成氧化物、氮化物、氫化物等，導致鉬合金雜質(zhì)含量居高不下，嚴重影響了鉬合金的力學性能。采用真空燒結(jié)可以有效降低這些鉬合金中的氧、氮等雜質(zhì)氣體含量，在真空燒結(jié)過程中，一般會添加稍過量的碳元素(相對于既 定成分)，通過碳元素對金屬氧化物的還原作用進行脫氧。

碳還原體系中的金屬氧化物生成金屬碳化物和 CO，和MoO2在真空高溫下發(fā)生歧化反應生成金屬Mo和MoO3氣體被抽出，這兩種反應是真空燒結(jié)過程的主要脫氧機制。

采用傳統(tǒng)粉末冶金方法制備TZM合金坯料，按質(zhì)量分數(shù)在鉬粉中分別加入 TiHx、ZrHx，比例分別為0.5%、0.09%，然后在試樣中分別添加 0.04%，0.07%，0.10%3種不同比例的炭黑，然后在V型混粉機進行混粉，測量混粉后的鉬合金粉末氧含量。

采用2.0 t等靜壓壓制成 Φ50mm棒，在1940℃真空感應燒結(jié)，檢測真空燒結(jié)TZM 鉬合金中的氧含量、碳含量。鉬混合粉中的氧元素主要由鉬粉的氧含量決定，各種合金粉末中的氧含量雖然較高，由于總含量很小，所以對鉬合金粉中的氧含量影響不大。

TZM合金的制備方法常用的有電弧熔化-鑄造法和粉末冶金法。電弧熔化-鑄造法是用電弧將純鉬熔化后按重量百分比添加一定量的Ti、Zr等合金元素，然后用常規(guī)鑄造的方法得到TZM合金。

粉末冶金法則是用高純鉬粉與THi2粉、ZrH2粉及石墨粉按比例均勻混合后經(jīng)冷等靜壓成形，然后在保護氣氛下高溫燒結(jié)，得到TZM坯料。坯料再經(jīng)過高溫 熱軋(高溫鍛造)、高溫退火、中溫熱軋(中溫鍛造)、中溫退火消除應力、然后溫軋(溫鍛)而得到TZM成品料。坯料的軋制(鍛造)工藝及隨后的熱處理對材 料的性能、各向異性及織構有較大的影響。

TZM合金通常制備成棒材和板材。粉末冶金法可以節(jié)省真空自耗電弧爐、大型擠壓機和鍛錘以及相應的高溫加熱爐等大型設備，使工序簡化，生產(chǎn)周期縮短，消耗降低，生產(chǎn)能力及成品率得以提高，因此成本大大降低。