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鉬鑭合金料舟

什麼是鉬鑭合金料舟?

鉬元素在元素週期表中位於第VIB 族,為高熔點高強度金屬,彈性模量高,膨脹係數小導電導熱性能優良,是高溫合金理想的基體材料。在鉬粉中添加適量的稀土元素,經過粉末冶金、壓力加工方法制取的稀土鉬板具有良好的高溫力學性能和工藝性能,作為舟皿、隔熱屏、高溫結構件等,廣泛應用於高溫爐、電子元器件、發熱體及鋼鐵冶煉等行業。

製備鉬粉需要選用高溫合金的料舟作為載體,並能在高溫、變載荷的苛刻環境中長期工作。國內生產的鉬粉載體大多採用鎳基高溫合金料舟,由於其中的低熔點金屬會在高溫環境下逐漸析出滲入鉬粉,致使高純鉬粉的雜質元素含量難以控制。

此外,鎳基高溫合金料舟強度低、易變形,導致鉬粉生產的設備故障率較高。針對這一難題,世界頂尖難熔金屬企 PLANSEE、HC.STARK 使用18管爐生產高純鉬粉,選用鉬舟作為載體。鉬舟 (深 65 mm,寬 88 mm) 頭尾相頂依次穿過爐管,鉬舟內的 MoO2粉在 1000 ℃左右的高溫環境中與氫氣發生還原反應生成雜質元素含量極低的高純鉬粉。由於上述鉬舟製備技術在國內尚屬空白,借助當前已有添加稀土元素製備鉬合金的理論基礎和加工技術,採用在鉬粉中摻雜稀土元素鑭的方法製備出鉬鑭合金板,並首次完成了鉬鑭料舟的成功製備。

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在其製備過程中發現彌散分佈於鉬燒結坯中的 La2O3經交叉軋製後,一方面形成了沿縱向及橫向分佈的處於分段狀態的{001}<110>、{110}<100>、{111}<110> 3 種板織構,阻礙了晶粒長大,從而提高了再結晶溫度;形成了沿板材定向二維分佈的彌散質點,阻礙了高溫下晶界沿縱向及橫向的移動,從而減少了縱、橫向力學性能的差異,利於鉬鑭合金板的衝壓成型;

衝壓鉬舟前對 2.8 mm 厚 Mo-1.0%La2O3合金板及衝壓模具進行加熱至關重要,550 ℃是此規格鉬鑭合金板產生衝壓最大變形率的最佳加熱溫度。

鉬鑭合金料舟承受長期變溫變載荷後的斷裂是由於空位遷移與滑移面上的位錯滑移所導致韌窩撕裂,提高了材料的服役壽命,其機制為變形不均勻的蠕變斷裂,具有典型的塑性變形特徵。

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