鈦鋯鉬合金

TZM（鈦鋯鉬合金），是一種高溫合金，一種固體溶液硬化和顆粒加強鉬基合金。

基本介紹

• 中文名：鈦鋯鉬合金
• 厚度：5毫米
• 寬度：410毫米
• 長度：1000至1500毫米

簡介

TZM（鈦鋯鉬合金），是一種高溫合金，一種固體溶液硬化和顆粒加強鉬基合金。因此TZM（鈦鋯鉬合金）提供了更好的可焊性。

TZM（鈦鋯鉬合金）是0.50%的鈦，鋯和0.08%，其餘0.02%碳的鉬合金。

TZM（鈦鋯鉬合金）具有較高的再結晶溫度，較高的強度，硬度比非合金在室溫和高溫鉬和良好的延展性。此外，TZM（鈦鋯鉬合金）具有良好的導熱性，低蒸氣壓，耐腐蝕性好，因此可加工。

TZM（鈦鋯鉬合金）和其他鉬合金具有較高的再結晶溫度，比純鉬具有更高的耐熱性，更好的抗蠕變性。

與純鉬相比的優勢

• 更好的抗蠕變性
  
• 較高的再結晶溫度
  
• 更好的高溫強度
  
• 焊接性能好
  

套用領域

• 元件等靜壓，燒結和熱處理爐
  
• 金屬醫療診斷用旋轉陽極
  
• 船退火及燒結工藝（溫度可達1400℃）
  
• 如注塑成型熱流道噴嘴成型工具
  
• 模具輕合金鑄件
  
• 鋼坯的等溫鍛造
  

套用範圍

目前套用最多的有TZM（Mo-0.5%Ti-0.008%Zr）和TZC（Mo-1.25%Ti-0.15%Zr-0.15%碳）。很好的高溫強度和很高的再結晶溫度，又有較好的室溫塑性。用粉末冶金法和真空電弧熔煉方法製取。可在極惡劣條件下作高溫結構材料和高溫加工的工具材料。如用於製造鋁和銅合金、鑄鐵和鐵系合金的壓鑄模具和型芯、作不鏽鋼等的熱擠壓工具和無縫鋼管熱加工用頂頭。還可作宇宙火箭裝置和飛面的零部件。有用鉿代替鈦，用形成雙相組織的方法強化鉬合金。

爐的結構元件，用於鑄造鋁合金，燙金模具插入。火箭噴嘴和電極。

以鉬為基加入少量鈦、鋯和微量碳元素的鉬合金，具有高的高溫強度，是目前套用最廣的鉬合金。鉬鈦鋯合金的名義成分是Mo-0.5Ti-0.08Zr，通用牌號為TZM。1956年美國克萊馬克斯鉬公司生產出第一批工業規模的TZM合金錠。20世紀50年代末，用熔鑄法可大批量製作TZM合金材。到70年代，該合金成為最優秀的通用鉬合金。中國於60年代中期開始研究用熔鑄法製作TZM合金，70年代進行了較大規模的試製，具備了用熔鑄法和粉末冶金法生產TZM合金產品的能力。
TZM合金的化學成分(%)

為滿足更高的溫度和強度的使用要求，在TZM合金的基礎上增加鈦、鋯、碳元素而形成鉬鈦鋯碳合金，其通用成分為Mo-1.25Ti-0.15Zr-0.15C，稱為TZC合金。然而因為其變形難度大，所以到20世紀90年代仍未形成工業化生產規模，沒有系列產品，只是根據使用要求提供產品。
強化機理分別介紹TZM合金和Tzc合金的強化機理。
TZM合金其強化機理是：(1)冷加工形變硬化既提高合金強度又細化晶粒，同時產生有韌性的纖維狀顯微結構。(2)少量鈦和鋯元素在鉬基體中溶解，增加結構穩定性，提高再結晶溫度。(3)由鉬基體中的置換型元素(鈦、鋯)與間隙元素(碳)相互反應形成球形複式碳化物顆粒的沉澱而引起的彌散強化，改善鉬的高溫強度和抗蠕變性能。TZM合金中碳和鈦的含量有與Mo-0.5Ti合金相同的臨界比例。粉末冶金法製取。

用途鉬鈦鋯合金常用於1100℃以上的溫度下。由於TZM合金具有優良的蠕變性能，因此是熱加工用的最佳高溫高強度模具(如壓鑄、擠壓、等溫鍛造等用的模具和穿孔頂頭)材料；同時可用作高溫高壓設備(熱等靜壓機和高溫加熱爐)的結構材料，如隔熱屏、支柱等；它也是大功率陶瓷管柵極用的優良材料；另外，還可以用來製作生產粉末冶金製品、耐火材料和二氧化鈾粒用的燒舟。由於它的焊接性能較好和再結晶溫度較高，該合金已開始試用於熱燃氣閥和高溫燃氣系統的密封。Tzc合金比TZM合金具有更高的高溫性能，可用於TZM合金不能滿足要求的場合，當前用得最多的是用粉末冶金法製成的用於不鏽鋼熱穿孔的頂頭。

生產技術

鈦鋯鉬堆肥莫-0。 5TI-0。 08Zr-0。 1〜0。存在的碳導致的硬質碳化物的形成分散相，使合金強化。使用真空電弧熔化，粉末冶金等的處理在工業生產中該合金的方法，真空熔融的純鉬的百分比（重量）T，鋯，等

TZM合金手冊的最大厚度為5毫米，寬度410毫米，長度為1000至1500毫米，但TZM合金板是長期，複雜的過程，設備占用，消耗，產量低，成本高，從而限制其使用;粉末冶金規則均勻混合比例與高純鉬粉和THI2粉末，ZrH2粉和噴霧炭黑粉末冷等靜壓成型，高溫燒結在保護氣氛下給TZM麵團後。空白，然後通過高溫熱軋（熱鍛），高溫退火，高溫退火消除應力和溫度軋制（溫鍛）的TZM完成材料。鋼坯軋制（鍛造）工藝及後續熱處理對材料的性能，各向異性結構有較大的影響。使用粉末冶金TZM合金板材及棒材加工，它可以節省真空自耗電弧爐，大型擠出機和相應的高溫爐等大型設備，簡化流程，縮短了生產周期，降低能耗，產能，的產率可以提高，從而大大降低了成本。

性能

TZM合金（高溫合金）是一種固體溶液硬化和顆粒加強鉬基合金。一個鉬鈦固溶體的發展和優良的分散鈦碳化物為良好的強度性能在溫度高達1400 ° C的TZM再結晶的溫度大約為250 ° C，比鉬高，它提供了更好的可焊性。
TZM合金是0.50%的鈦，鋯和0.08%，其餘0.02%碳的鉬合金。

TZM合金具有較高的再結晶溫度，較高的強度，硬度比非合金在室溫和高溫鉬和良好的延展性。此外，TZM具有良好的導熱性，低蒸氣壓，耐腐蝕性好，因此可加工。

燒結方法

TZM鉬合金的燒結主要有氫氣保護燒結和真空燒結，在氫氣保護燒結過程中，由於氫氣的還原作用，鉬粉中的氧化物會被氫氣還原，使材料中的氧含量降低到幾十μg/g 以下。

對於添加了鈦、鋯、鉿、鈮等活性元素的鉬合金，由於合金元素的高活性，會與氫氣中的雜質氣體反應生成氧化物、氮化物、氫化物等，導致鉬合金雜質含量居高不下，嚴重影響了鉬合金的力學性能。採用真空燒結可以有效降低這些鉬合金中的氧、氮等雜質氣體含量，在真空燒結過程中，一般會添加稍過量的碳元素（相對於既 定成分），通過碳元素對金屬氧化物的還原作用進行脫氧。

碳還原體系中的金屬氧化物生成金屬碳化物和 CO，和MoO2在真空高溫下發生歧化反應生成金屬Mo和MoO3氣體被抽出，這兩種反應是真空燒結過程的主要脫氧機制。

採用傳統粉末冶金方法製備TZM合金坯料，按質量分數在鉬粉中分別加入 TiHx、ZrHx，比例分別為0.5%、0.09%，然後在試樣中分別添加 0.04%，0.07%，0.10%3種不同比例的炭黑，然後在V型混粉機進行混粉，測量混粉後的鉬合金粉末氧含量。

採用2.0 t等靜壓壓製成 Φ50mm棒，在1940℃真空感應燒結，檢測真空燒結TZM 鉬合金中的氧含量、碳含量。鉬混合粉中的氧元素主要由鉬粉的氧含量決定，各種合金粉末中的氧含量雖然較高，由於總含量很小，所以對鉬合金粉中的氧含量影響不大。

製備方法

TZM合金的製備方法常用的有電弧熔化-鑄造法和粉末冶金法。電弧熔化-鑄造法是用電弧將純鉬熔化後按重量百分比添加一定量的Ti、Zr等合金元素，然後用常規鑄造的方法得到TZM合金。

粉末冶金法則是用高純鉬粉與THi2粉、ZrH2粉及石墨粉按比例均勻混合後經冷等靜壓成形，然後在保護氣氛下高溫燒結，得到TZM坯料。坯料再經過高溫 熱軋(高溫鍛造)、高溫退火、中溫熱軋(中溫鍛造)、中溫退火消除應力、然後溫軋(溫鍛)而得到TZM成品料。坯料的軋制(鍛造)工藝及隨後的熱處理對材 料的性能、各向異性及織構有較大的影響。

TZM合金通常製備成棒材和板材。粉末冶金法可以節省真空自耗電弧爐、大型擠壓機和鍛錘以及相應的高溫加熱爐等大型設備，使工序簡化，生產周期縮短，消耗降低，生產能力及成品率得以提高，因此成本大大降低。