难熔金属

熔点高于2400℃的钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、铌(Nb)、铼(Re)等金属的总称。以难熔金属为基体,添加其他元素的合金称为难熔合金,其使用温度在1200℃以上。

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  • 难熔金属简介

           难熔金属元素的发现历程较早:1778年:发现钼、1781年:发现钨、1801年:发现铌、1802年:发现钽、1925年:发现铼然而,直到1925年,难熔金属才进入应用开发阶段。在这一阶段,一些重要的技术发明和进展得以出现:1920年:发明了掺杂钨、1930年:研制出高密度钨合金。第二次世界大战后,电弧熔炼、电子束熔炼成为钽、铌坯锭制备的主要技术,粉末冶金也成为钨、钼坯的主要制取技术。进入20世纪80年代以后,难熔金属的发展进入了一个新的阶段:新的制备技术不断出现、合金体系快速增多、高纯难熔金属材料制备及分析水平不断提高、锭坯和深加工产品尺寸快速放大、稀土氧化物和碳化物第二相强化合金研究取得进展。

    中华难熔金属的研究和生产始于1950年。在1960至1970年间,研制出了多种难熔金属制品,如钨火箭喷嘴、钨铼热电偶、高比重钨合金等。到了1990年,已经能够试制和生产系列钽合金、多种铌合金和钼合金、钽电容器等100多种牌号和规格的加工材。

    性质

           难熔金属具有以下性质:具有良好的高温强度、对熔融的碱金属和蒸汽有良好的耐蚀性、密度高、电学和超导性能好、热中子吸收截面小。然而,难熔金属也存在一些缺点,如高温抗氧化性能差。难熔金属的主要物理性能参见表1。其中,钨、钼的塑性-脆性转变温度高,室温下难以塑性加工,焊接性能差。但添加金属铼后,其耐热震性、塑性和焊接性能都显著提高。而钽、铌则具有很低的塑性-脆性转变温度。表2给出了难熔金属在沸腾溶液中的耐蚀性,钽的耐蚀性最佳,钼有良好的抗熔融玻璃侵蚀的能力。

             表1 难熔金属物理性质

    性能 W Re Ta Mo Nb
    熔点/℃ 3422 3180 2960 2620 2480
    沸点/℃ 5555 5690 5400 4800 4840
    密度/g/cm³ 19.3 21 16.6 10.2 8.6
    电阻率/μΩ·cm(20℃) 5.4 18.9 13.5 5.7 16
    热导率/W·(m·K)(0~100℃) 174 47.6 57.55 137 54.1

    表2 难熔金属在沸腾溶液中的耐腐蚀性

    溶液 Ta Nb W Mo
    10%HCI
    10%HCI+1%FeCl3
    5%HF
    65%HNO3
    10%草酸
    15%H2SO4+空气
    40%H2SO4
    70%H2SO4
    10%NaOH

     


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