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钼及其钼合金的需求和应用

来源:钼,钼合金,钛,钛合金 发布时间:2012-8-14 11:50:21

从全球的消费结构看,钼确实称得上是铁的同盟军。西方发达国家对钼的需求80%源于钢铁,不锈钢吸纳30%的钼,低合金钢吸纳30%,钻探刀头和切削刀具占10%,铸钢占10%。另外20%的钼消费在钼化学制品、钼基润滑剂和石油精炼等方面。颇为典型的美国1998年在钢铁生产中钼的消费比例是75%。此外以钼为基的合金在电子、金属加工及航天工业中也得到日益广泛的应用。  

1.钼合金
     TZM合金具有优异的高温强度及综合性能,是应用最广泛的钼合金。美国用TZM合金制作发动机的涡轮盘,其用钼量占钼总用量的15%。我国生产包括TZM钼合金在内的钼材已不下于22个牌号,20世纪90年代初我国钼及钼制品的产量已近200吨。TZM和TZC钼合金的高温机械性能比纯钼好,广泛用于制造高温工、模具及各种结构件。我国早在20世纪年代即已成功地将它们制成各种无缝钢管的热穿孔顶头。此种用粉冶技术制造的烧结钼顶头减少了原料消耗(为铸态的50%),平均使用寿命提高1.5~2倍。钼铼合金(含50%Re)制成的无缝管高温性能优良,可在接近其熔点的温度下使用,用作热电偶套管和电子管阴极的支架、环、栅极等零件。
     
    钼及钼合金除具有高温强度,良好的导电、导热和低的热膨胀系数(与电子管用玻璃相近)外,还拥有较钨易于加工的优势,因此用常规加工方法生产的板、带、箔、管、棒、线和型材等在电子管(栅极和阳极)、电光源(支撑材料)零件,金属加工工具(压铸和挤压模、锻模、穿孔顶头、液态金属滤筛)及涡轮盘等部件中得到广泛应用。

2.钢的合金元素
     钼作为钢材的盟友,和镍、铬一起作为合金元素能够减少合金钢在热处理时经常发生的脆变。在高速钢中用钼代替钨在解决钨资源不足方面,美国走在了前面。据计算,钼具有两倍于钨的“能力”。这样一来含钨18%的钢可由含钼9%的钢代替(同时加入铬与钒),大大降低了钢的生产成本。钼在不锈钢内的作用是提高耐蚀性、增加高温强度及改善可焊性。可见钼在钢铁工业中有着非同凡响的作用。


3.其他应用
     钼在真空炉工作的温度和压力下,具有极低的蒸气压。因此钼零件对炉内工件或工作物质的污染最少,并且蒸发损失肯定不会制约诸如加热元件和隔热包封等钼质高温零件的使用寿命。在制造玻璃制品方面钼的高温强度使它成为快速加热期间最为理想的电极与处理和加工设备。钼与大多数玻璃组分在化学上是相容的,更不会由于小量钼溶解在玻璃熔槽内而造成有害的发色效应。作为玻璃熔炼炉中的加热电极,其寿命可长达3~5年。


4.新兴应用
     解决钼的低温延性和高温氧化问题的主要途径就是开发一种以二硅化钼(MoSi2)为基的先进复合材料。钼与氧接触形成的Mo02在800℃升华,冷凝时得到一种黄白色的翳状物,给发挥钼在高温强度和抗蠕变性能上的优势造成了严重的工程问题。为此采用了有自愈能力的富硅涂层,然而这种涂层抗热循环效应的能力极差。而以二硅化钼作基体的复合材料Mo-Si-B的高温强度和抗氧化能力极好,但延性差,仅限生产小批量商用产品。为解决延性问题,最近确定了这种钼—硅—硼系复合材料的组成范围,使之除抗氧化性能奇佳外,高温机械性能与TZM合金相当。该复合材以Mo5SiB(T2)为基体相,以金属钼为第二相。金属相提高了复合材料的延性,基体相可形成自愈性的氧化皮。目前制成的同时加入
的Mo-6Ti-2.2Si-1.1B复合材料在1370℃下暴露在空气中2小时,肉眼几乎看不到变化,较之TZM还要优越。这是钼基合金一项了不起的成就。

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