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钽合金
发布时间:2022-03-02 16:57:26      点击次数:122      文章作者:
——以钽为基加入其他元素组成的合金。钽的阳极氧化膜很稳定,耐蚀,介电性能优异,适于制造电解电容器。钽抗化学腐蚀能力强,除氟化氢、三氧化硫、氢氟酸、热浓硫酸和碱外,能抗御一切有机和无机酸的腐蚀,因而可用作化学工业和医学的耐蚀材料。钽的碳化物是制造硬质合金的重要添加剂。此外,钽也用于某些电子管中。1958年,Ta-10W合金投入生产。20世纪60年代,钽合金作为高温结构材料用于航天工业上。钽和钽合金产品有板材、带材、箔材、棒材、线材、异型件和烧结制品等。中国在50年代末开始研究钽的冶炼和塑性加工,60年代中期已能生产钽及其合金的制品。合金强化在难熔金属中,钽的低温塑性是最好的,它的塑性-脆性转变温度低于-196□。研制钽合金必须考虑保持钽的优异的低温塑性。钽合金多采用固溶强化的方法,也采用固溶和沉淀强化相结合的方法来提高强度,在周期表中钽的毗邻元素有的能在钽中完全固溶,有的溶解度很大。强化效果最明显的置换固溶元素是铼、钨、锆和铪。加入元素量如超过一定范围,会损害钽的低温塑性(见图钨对再结晶钽的伸长率的影响)。一般认为加入的原子百分比应少于12-14%。间隙元素氮、碳和氧对提高钽的强度效果不大,却使钽的低温塑性和加工塑性受到明显的损害。这些间隙元素与活性元素锆或铪形成弥散的沉淀相时,才有明显的强化效果。由Ta-10W发展出来的Ta-10W-2.5Hf-0.01C合金是固溶和沉淀强化相结合的典型合金(见金属的强化)。钽和几种典型的钽合金的力学性能见表钽和几种典型的钽合金的力学性能。表中所列材料塑性-脆性转变温度都低于-196□。坯锭钽及其合金坯料可用粉末冶金工艺或熔炼工艺生产。粉末冶金工艺多用于生产小型钽制品和加工用的坯料。用热还原法或电解法制得的粉末钽原料,经压制成型后进行真空烧结。烧结工艺取决于对产品的使用要求。一次烧结(1600-2200□)用于生产熔炼用电极和多孔阳极。二次烧结用于生产锻造、轧制和拉拔等塑性加工用的坯料。两次烧结之间常进行锻造或轧制,加工率约50%。二次烧结温度为2000-2700□。真空自耗电弧和电子束熔炼工艺是制取钽及其合金铸锭的常用方法。电子束熔炼工艺主要用于钽的提纯,自耗电弧熔炼工艺可制取大直径和合金成分更均匀的铸锭,自耗电弧熔炼的电极可用烧结棒或电子束熔炼锭制成,熔炼法得到的铸锭晶粒粗大,常需开坯破碎铸态晶粒以提高塑性。为使钽进一步提纯或制备单晶可使用电子束区域熔炼法。塑性加工纯钽的塑性良好,变形抗力小,加工硬化率较小,各种型材和异型零部件都可用塑性加工方法制得。纯钽在室温下可轧成板材、带材、箔材、管材和棒材,加工率可达90%以上。为减轻氧化,纯钽塑性加工常在室温或500□以下进行。钽合金由于强度高和铸锭塑性差,须先在1200□以上进行开坯,以后的加工工艺与纯钽相同。开坯的挤压比应大于4,锻造比应大于2。锭坯在加热开坯时,要防止气体污染而使材料塑性下降。为保证产品有良好冲压和旋压性能,要用交叉轧制。交叉轧制前的加工率应保持在80%左右。钽板通过旋压和深冲可制成杯、帽、管、锥体、喷管等不同形状的零件。供拉丝用的旋锻棒直径一般为2.5毫米。由于钽质软,易和模具粘结和划伤表面,拉丝时常先使线材表面经过阳极氧化形成氧化膜,并用蜂蜡润滑。焊接真空电子束焊接和惰性气体保护钨极焊接工艺,可制取塑性-脆性转变温度低的焊件。这种焊接工艺制得的焊接钽管,可满足化工部门的使用要求。钽还可和不锈钢、钛合金、镍合金和碳钢焊接在一起。用高能率成形(爆炸法)可使钢和钽复合成双金属,是制造大型耐蚀设备内衬的有效方法。切削加工钽和钽合金容易磨损和粘结刀具,宜用高速钢刀具,并用四氯化碳等有机溶剂冷却。磨削加工宜用碳化硅砂轮,因氧化铝砂轮易使磨面龟裂。热处理主要有退火和固溶时效处理。为防止大气污染,钽合金的热处理必须在10□托的真空中或高纯惰性气体中进行,有时甚至需要用钽箔把产品包裹起来。