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      稀有難熔金屬回收

      鈮塑性較鉭差,但優于鉬和鎢。鎢的室溫塑性最差,轉變溫度最高。鉬的轉變溫度在室溫上下。溫度對鎢、鉭、鉬、鈮的塑性的影響見圖。

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      難熔金屬回收一般指熔點高于1650℃并有一定儲量的金屬(鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯和鈦),也有將熔點高于鋯熔點(1852℃)的金屬稱為難熔金屬。以這些金屬為基體,添加其他元素形成的合金稱為難熔金屬合金。制造耐1093℃(2000°F)以上高溫的結構材料所使用的難熔金屬主要是鎢、鉬、鉭和鈮。在難熔金屬合金中鉬合金是最早用作結構材料的合金,Mo-0.5Ti-0.1Zr-0.02C合金具有良好的高溫強度和低溫塑性,在工業上廣泛應用。鈮合金的出現遲于鉬合金,但發展很快,已有30余種牌號。航天工業中使用的主要是中強合金和低強高塑性的鈮合金。

      難熔金屬最重要的優點是有良好的高溫強度,對熔融堿金屬和蒸氣有良好的耐蝕性能。最主要的缺點是高溫抗氧化性能差。鎢、鉬的塑性-脆性轉變溫度較高,在室溫下難以塑性加工;鈮和鉭的可加工性、焊接性、低溫延展性和抗氧化性均優于鉬和鎢。

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      低溫脆性
      塑性-脆性轉變溫度(以下簡稱轉變溫度)是衡量難熔金屬及其合金低溫塑性的重要參數(特別是鎢和鉬)。在難熔金屬中,鉭具有最好的塑性和最低的轉變溫度(-196℃以下)。鈮塑性較鉭差,但優于鉬和鎢。鎢的室溫塑性最差,轉變溫度最高。鉬的轉變溫度在室溫上下。溫度對鎢、鉭、鉬、鈮的塑性的影響見圖。轉變溫度同材料受力狀態和形變速度有關,也同材料的組織結構和表面狀態有關。添加某些元素(特別是錸),以及進行較大量的塑性加工是改善鎢和鉬低溫脆性的有效途徑。間隙元素對難熔金屬的轉變溫度有嚴重影響。
      抗氧化性
      鎢和鉬分別在 1000℃和725℃以上出現氧化物揮發和液相氧化物,人們常稱之為“災害性”氧化。鈮和鉭在空氣中加熱,僅當溫度高于200℃和280℃時,才有明顯的氧化;隨著溫度的升高,鈮、鉭氧化皮層開裂和粉化,使抗氧化性能變壞。為了解決這一關鍵難題,曾采取過兩種措施:一是制備抗氧化合金,二是加抗氧化保護涂層,但都未能制得在約1050~1250℃下長期使用的材料,只制得加防護涂層后在約1400~1700℃高溫下短期(幾分鐘到幾小時)使用的材料。這種材料在一些航天器部件上得到實際應用 。

      20世紀40年代中期以前,主要是用粉末冶金法生產難熔金屬的。40年代后期至60年代初,由于航天技術和原子能技術的發展,自耗電弧爐、電子轟擊爐等冶金技術的應用,推動了包括難熔金屬在內的、能在1093~2360℃或更高溫度下使用的耐高溫材料的研制工作。這是難熔金屬及其合金生產發展較快的時期。60年代以后,難熔金屬雖然有韌性、抗氧化性不良等缺陷,在航天工業中應用受到限制,但在冶金、化工、電子、光源、機械工業等部門,仍得到廣泛應用。主要用途有:
      ①用作鋼鐵、有色金屬合金的添加劑,鉬和鈮在這方面的用量約占其總用量的4/5;
      ②用作制造切削刀具、礦山工具、加工模具等硬質合金,鎢在這方面的用量約占其總用量的 2/3,鉭、鈮和鉬也是硬質合金的重要組分;
      ③用作電子、電光源和電氣等部門的燈絲、陰極、電容器、觸頭材料等,其中鉭在電容器中的用量占其總用量的2/3。此外,還用于制造化工部門耐蝕部件、高溫高真空的發熱體和隔熱屏、穿甲彈芯、防輻射材料、儀表部件、熱加工工具和焊接電極等。中國在50年代已用粉末冶金工藝生產難熔金屬制品。60年代起已能生產多種規格的難熔金屬及其合金满堂彩。

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