鉭合金(tantalumalloys)
以鉭為基加入若干種元素形成的合金。是一種難熔金屬材料。按合金成分分為鉭鎢合金和鉭鎢鉿合金;按用途分為耐蝕鈕合金、彈性鉭合金和結構鉭合金。鉭合金產品有板材、棒材、線材、管材、帶材和燒結制品等。
性質純鉭的抗腐蝕性能優良、氧化膜穩定,介電性能優異,是化學、電子和醫學的耐蝕材料。純鉭的室溫加工性能良好,但強度較低。為改善鉭的性能,可向鉭中添加不同的化學元素,使其形成合金。鉭合金保持了純鉭的低溫塑性,具有比純鉭高得多的強度,而抗腐蝕性與純鉭相似。1958年,美國Ta-10W合金投入工業規模生產。60年代,美國又把鉭合金作為高溫結構材料用于原子能、航天、電子和化學工業上。中國于60年代初開始研究鉭和鉭合金的熔煉和塑性加工,70年代已能生產幾種鉭和鉭合金加工材,并用于航天和電子工業。
制備方法包括錠坯制備、塑性加工、切削加工、焊接、熱處理和涂層等。
錠坯制備有粉末冶金法和熔煉法兩種。(1)粉末冶金法。用于小型鉭制品和后加工用坯料的生產。一般采用金屬鉭粉和合金元素粉末混合、壓制成形、一次或多次燒結(1600~2200℃),生產多孔鉭陽極及熔煉、鍛造、軋制和拉拔等用的坯料。(2)熔煉法。制取致密鉭和鉭合金的方法。電子束熔煉用于鉭和鉭合金的提純和制備小直徑的鑄錠。為制備高純鉭和鉭單晶,可使用電子束懸浮區域熔煉。真空白耗電弧熔煉用于制備大直徑和成分更均勻的鑄錠。
塑性加工純鉭可在室溫~500℃區間進行鍛造、軋制和拉拔等加工。由于鉭合金的強度較高、變形抗力大,鑄錠需在1200℃以上進行擠壓或鍛造開坯,然后在,500℃以下軋制、拉拔和沖壓等加工,制成板材、帶材、管材和線材等產品。
切削加工鉭和鉭合金容易磨損和粘結刀具,切削時宜用油水乳化液或四氯化碳等有機溶劑冷卻和潤滑。磨削時宜用碳化硅砂輪,因為氧化鋁砂輪會使磨面龜裂。
焊接采用電子束焊接和高純惰性氣體保護鎢極焊接工藝,可焊接塑性一脆性轉變溫度低于室溫的化工設備構件。也可用爆炸焊接工藝制成大型鉭/鋼復合雙金屬板,供制造大型化工設備內襯用的材料。采用熔焊方法,一般適于母體金屬的焊接,不宜異種金屬或合金的焊接。
熱處理主要有固溶時效和退火處理。為防止大氣污染,熱處理必須在低于1.33×10-2Pa真空或超純惰性氣體保護下進行。對重要零件有時還用鉭筒把產品包裹起來。
涂層在高溫氧化環境中使用時,須加涂抗氧化涂層。
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