基本介紹
- 中文名：鈮鎢合金
- 外文名：niobium tungsten alloys
- 製備方法：包括錠坯製備及塑性加工、焊接等
- 用途：防護髮射時產生的高溫
基本信息,學名,英文,簡介,性能,製備方法,錠坯製備,焊接,熱處理,塗層,用途,
基本信息
學名
鈮鎢合金
英文
niobium tungsten alloys
簡介
鎢是鈮的有效強化元素，但隨著鎢添加量的增加，合金的塑性一脆性轉變溫度將上升，晶粒也顯著長大。因此，要得到高強度的鈮鎢合金，須適當地控制鎢的添加量，同時還須適量加入細化晶粒、降低塑性一脆性轉變溫度的元素如鋯和鉿等。1961年，美國研製成功用於太空梭蒙皮的Nb-10W-2．5Zr合金，以後又發展成為Nb-10W-1Zr-0．1C合金。70年代初，中國也研製成功NbWl0Zr2．5和NbWl0Zr1C0．1合金。
性能
中國鈮鎢合金的力學性能和塑性一脆性轉變溫度如表1、表2所示。
中國典型鈮鎢合金的力學性能
合 金 | 相當於國外牌號 | 試驗溫度/℃ | 抗拉強度/MPa | 屈服強度/MPa | 伸長率/% |
Nb-10W-2．5Zr | Cb-752 | 室溫 1093 1371 1645 | 514．5 271．5 121．5 53．8 | 411．6 221．4 113．7 53．8 | 31 45．7 >70 >45 |
Nb-10W-1Zr -0．1C | D-43 | 室溫 1093 1371 1421 | 572．3 285．2 137．2 109．8 | 449．8 237．1 103．9 77．4 | 23．5 14．7 35．6 52．0 |
典型鈮鎢合金的塑性-脆性轉變溫度(℃)
合 金 | 基體金屬 | 鎢極氬氣保護焊 | 電子束焊 |
Nb-10W-2．5Zr | <129 | -87～+94 | 22～77 |
Nb-10W-1Zr-0．1C | -129～+23．9 | 10～193 | -1．1 |
製備方法
包括錠坯製備及塑性加工、焊接、熱處理和塗層。
錠坯製備
鈮鎢合金常採用粉末冶金法和熔煉法製備錠坯。粉末冶金法是將鈮、鎢和其他元素粉末經混料、壓制和燒結製成預合金條，然後採用兩次以上真空電子束熔煉或真空電弧熔煉或這兩種熔煉方法相結合製備錠坯。電子束熔煉的目的在於去除預合金條中的雜質(如間隙元素、低熔點金屬和非金屬雜質)、控制合金成分和製備一定尺寸的錠坯。真空電弧熔煉的目的在於製備成分更均勻、晶粒較細、直徑更大的錠坯。錠坯切削加工後，在1200℃以上溫度進行擠壓開坯和鍛造，然後在500℃以下溫度軋制、拉拔，可製備棒材、板材、帶材、線材等產品。
焊接
鈮鎢合金一般採用惰性氣體保護鎢極焊和電子束焊工藝進行自身焊接，也可用釺焊方法同鈦和鈦合金焊接。焊接前，焊接金屬必須用CCl4等有機溶劑清除油污和其他玷污痕跡，焊接操作時必須在高真空(真空度低於1．333×10Pa)或高純惰性氣體保護箱內進行。鈮鎢合金的焊接操作必須十分仔細，否則不易得到塑性良好的接縫。
熱處理
常採用消除應力退火和再結晶退火以及高溫固溶時效處理。
塗層
在高溫氧化環境中使用時，必須加塗抗氧化塗層。常採用Cr-Ti-Si和Cr-Fe-Si系塗層，可得到較好的抗氧化性能。
用途
鈮鎢合金具有較高溫度下的強度和良好的室溫塑性，用常規成形加工技術可製成各種加工材和零件。它主要用於太空梭蒙皮、核反應堆工程、噴氣發動機零件以及空間發電系統熱輻射屏和導管等。
嫦娥三號相關配套設施部分採用鈮鎢合金及塗層材料，具體採用的量涉及軍工機密未知。鈮鎢合金及塗層材料主要是套用於發射尾翼防護罩，用以防護髮射時產生的高溫等影響，但具體的用量是很小的。
