钼坩埚使用寿命的延长
如何延长钼坩埚的使用寿命？
钼柑祸是冶炼稀土金属用的主要器件，由于冶炼介质和气氛的浸蚀，及其高温再结晶严重，使其高温强度降低，对钼坩埚的使用寿命和冶炼稀土金属产品的质量产生不利影响。钼坩埚的连续使用寿命平均为20天。稀土金属中钼杂质的含量应小于0.07%。以钼为基添加稀土氧化饰及其它微量元素制成的F4200J新材料，可使钼坩埚的耐蚀性能得到改善，高温强度得到提高，并延长钼坩埚的使用寿命，提高冶炼稀土金属产品的质量。
钼坩埚 - 制造工艺
所采用的原料为钼（钼）粉、氧化钵（氧化铈）粉和氢化钦粉。原材料按预定成分配制后，放入机械混料筒混36h。于Ø550×90mm油灯静压机上成形，成形压力200~220MPa。压坯在真空中频感应炉中烧结， 烧结温度为1900~2000℃。最后经加工至精整尺寸。
钼坩埚使用寿命的延长 - 加入氧化铈
细化晶粒，提高材质的高温强度钼坩埚用于稀土冶炼，其弱点是高温强度低，晶粒长大严重。纯钼的再结晶温度为900~1000℃ ，900℃时抗拉强度为150MPa， 1200℃时下降为40MPa。因此纯钼材质只适用于900℃以下的温度范围和一定的保护气氛中。据报导，提高钼的使用温度可以从细化晶粒，提高高温强度入手。较有代表性的是美国的TZM合金，其再结晶温度达1300℃ ， 1100℃时抗拉强度为250MPa，1200℃时为120MPa。
纯钼材质与F4200J材质的性能比较示于表
材质
|
条件
|
拉伸强度 |
σb(900℃)/σb(室温)%
|
硬度 |
晶粒数个/mm2
|
||
σbMPa |
σsMPa |
HBS |
HVσ0.2 |
||||
M钼 |
室温 |
360 |
295 |
23.2 |
146 |
188 |
768 |
900℃ |
100 |
65 |
|||||
|
F4200J |
室温 |
360 |
345 |
59.2 |
156 |
227 |
1024 |
900℃ |
215 |
96 |
|||||
钼坩埚使用寿命 - 提高钼坩埚材质拉伸强度
由表1可知，虽然两种材质的室温强度基本相同，但F4200J的高温强度比钼好得多，而且其保留值也比钼高得多。所不同的是钼有明显的屈服点，而F4200J没有。表1还表明，F4200J的显微硬度比钼高，且晶粒更加细化。金相检验发现，钼材质使用前晶粒较均匀，有少量杂质孔洞，晶粒数为768个/mm2，使用2个月后晶粒严重长大，形成粗大的再结晶组织，晶粒度1级左右；而F4200J材质使用前晶粒较细且较均匀，有弥散的氧化铈质点，晶粒数1024个/mm2，使用2个月后晶粒稍有长大，晶粒数768个/mm2。因此说，添加氧化铈2可以改善钼的组织，细化晶粒，提高高温强度。
钼坩埚使用寿命 - 提高钼坩埚的耐蚀性能
钼坩埚用于熔盐电解法生产，在盐酸和氢氟酸及石墨和氧等高温介质中，耐蚀性能差，腐蚀量大，致使熔炼产物教、悯等金属的M。杂质含量超标，添加氧化铈可以使其耐蚀性能得到增强，见表2三种材质的腐蚀速率(10-9mm/s)
| 钼 | TM | F4200J |
| 5.47 | 2.89 | 2.09 |
表2表明，TM与F4200J的腐蚀速率较接近，F4200J的腐蚀速率比钼低得多。因此F4200J钼基合钼坩埚的冶炼产物钕、镧等稀土金属中的钼杂质 含量较低。
钼坩埚使用寿命 - 应用效果
延长了钼坩埚的使用寿命：F4200J钼基合金坩埚的使用寿命平均为3个月，是纯钼坩埚的4~5倍。
降低了稀土金属中的钼杂质含量：采用纯钼坩埚，钼杂质含量>0. 07%。采用F4200J钼基合金坩埚，钼杂质含量降至0. 03%~0.05%
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