TZM合金性能

钛锆钼块

简介

TZM合金具有许多与钼相似的优良物理性能和化学性能,包括熔点高,强度大,弹性模量高,线膨胀系数小,蒸汽压低,导电导热性好,抗腐蚀强以及良好的高温力学性能等,因此被广泛用作高温器件运用于各个领域。但是与TZM合金相比,钼的再结晶温度低,脆性大且强度低,使其运用受到了很大的限制。TZM合金在是在Mo基体的基础上添加了少量的Zr、Ti和C元素,这些少量精细弥散的颗粒阻止钼在高温条件下晶粒长大的可能性,从而提高了合金的再结晶温度,使得合金的性能得到了较大的改善。

高温性能

TZM合金的室温及高温拉伸力学性能:TZM合金的室温拉伸强度明显高于钼的室温拉伸强度,但是延伸度不如钼。实验证明,在1200℃下,钼的拉伸强度已经大幅度下降,但是TZM合金的拉伸强度仍然保持在较高水平。这主要是因为TZM合金中的第二相强化阻碍了位错运动,导致合金的强度提高。另外,这些弥散分布的第二相对位错有钉扎作用,导致合金形变能力下降,塑性降低。

TZM合金的再结晶温度:钼的再结晶温度大概在850℃左右,而TZM合金的再结晶温度在1350℃左右。TZM合金的再结晶温度的提高,使得合金的性能得到改善,且应用范围也扩大了许多。TZM合金具有高的再结晶温度主要是因为弥散分布的第二相颗粒对位错和亚晶界具有较强的钉扎作用,使得亚结构稳定,在再结晶回复过程中,阻碍位错运动和亚晶界合并,保持了较高的位错密度,延缓了再结晶核心的形成,从而提高再结晶温度。

TZM合金的高温抗氧化性能:TZM具有良好的高温力学性能,使其能作为高温材料被广泛应用。但是TZM合金具有较差的高温抗氧化性能,因此在高温中无法形成抗氧化层保护自己,因而氧化速率较快,在高温下的使用寿命较短。为了改善合金的高温抗氧化性能主要有两种方法:合金化和表面涂层技术。

TZM合金的高温弯曲和蠕变性能:与钼相比,TZM合金表现出了优异的抗弯曲性能,但温度越高,其抗弯曲性能越差。TZM合金的蠕变性能与应力强度和温度相关,随着循环应力范围的增大,循环蠕变变得更加严重。在相同的循环应力范围内,温度对循环蠕变的影响很大,随着温度的升高,循环蠕变越明显。

TZM合金的高温抗疲劳性能:经研究发现,随着最大循环应力的增加,合金的高温抗疲劳寿命不断缩短,断裂延伸率逐渐增加。

物理化学性能

TZM合金具有良好的物理化学性能。

材料 密度(g/cm3) 熔点(℃) 沸点(℃)
TZM 10.22 2617 4612

TZM合金的机械性能:

机械性能 伸长
%
弹性模量
GPa
屈服强度
MPa
拉伸强度
MPa
断裂韧性
(MPa·m1/2)
数据 <20 320 560-1150 685 5.8-29.6

TZM合金的高温拉伸强度和断裂延伸率

温度/℃ RT 1000 1200 1300 1400
拉伸强度/ MPa 1140-1210 700-720 320-360 190-210 140-170
断裂伸长率/% 7.5-13.0 5.2 9.0 11.5-13.5 11.0-16.0

TZM合金的热性能和电气性能

属性 导热系数/K-1(20~100℃)
导热系数瓦/米·K
工作温度/℃
电阻率/Ω·M
数据 5. 3×10-6 126 400 (5. 3~5. 5)×10-8

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