TZM合金性能

鈦鋯鉬塊

簡介

TZM合金具有許多與鉬相似的優良物理性能和化學性能,包括熔點高,強度大,彈性模量高,線膨脹係數小,蒸汽壓低,導電導熱性好,抗腐蝕強以及良好的高溫力學性能等,因此被廣泛用作高溫器件運用於各個領域。但是與TZM合金相比,鉬的再結晶溫度低,脆性大且強度低,使其運用受到了很大的限制。TZM合金在是在Mo基體的基礎上添加了少量的Zr、Ti和C元素,這些少量精細彌散的顆粒阻止鉬在高溫條件下晶粒長大的可能性,從而提高了合金的再結晶溫度,使得合金的性能得到了較大的改善。

高溫性能

TZM合金的室溫及高溫拉伸力學性能:TZM合金的室溫拉伸強度明顯高於鉬的室溫拉伸強度,但是延伸度不如鉬。實驗證明,在1200℃下,鉬的拉伸強度已經大幅度下降,但是TZM合金的拉伸強度仍然保持在較高水準。這主要是因為TZM合金中的第二相強化阻礙了位錯運動,導致合金的強度提高。另外,這些彌散分佈的第二相對位錯有釘紮作用,導致合金形變能力下降,塑性降低。

TZM合金的再結晶溫度:鉬的再結晶溫度大概在850℃左右,而TZM合金的再結晶溫度在1350℃左右。TZM合金的再結晶溫度的提高,使得合金的性能得到改善,且應用範圍也擴大了許多。TZM合金具有高的再結晶溫度主要是因為彌散分佈的第二相顆粒對位錯和亞晶界具有較強的釘紮作用,使得亞結構穩定,在再結晶回復過程中,阻礙位錯運動和亞晶界合併,保持了較高的位元錯密度,延緩了再結晶核心的形成,從而提高再結晶溫度。

TZM合金的高溫抗氧化性能:TZM具有良好的高溫力學性能,使其能作為高溫材料被廣泛應用。但是TZM合金具有較差的高溫抗氧化性能,因此在高溫中無法形成抗氧化層保護自己,因而氧化速率較快,在高溫下的使用壽命較短。為了改善合金的高溫抗氧化性能主要有兩種方法:合金化和表面塗層技術。

TZM合金的高溫彎曲和蠕變性能:與鉬相比,TZM合金表現出了優異的抗彎曲性能,但溫度越高,其抗彎曲性能越差。TZM合金的蠕變性能與應力強度和溫度相關,隨著迴圈應力範圍的增大,迴圈蠕變變得更加嚴重。在相同的迴圈應力範圍內,溫度對迴圈蠕變的影響很大,隨著溫度的升高,迴圈蠕變越明顯。

TZM合金的高溫抗疲勞性能:經研究發現,隨著最大循環應力的增加,合金的高溫抗疲勞壽命不斷縮短,斷裂延伸率逐漸增加。

物理化學性能

TZM合金具有良好的物理化學性能。

材料 密度(g/cm3) 熔點(℃) 沸點(℃)
TZM 10.22 2617 4612

TZM合金的機械性能:

機械性能 伸長
%
彈性模量
GPa
屈服強度
MPa
拉伸強度
MPa
斷裂韌性
(MPa•m1/2)
數據 <20 320 560-1150 685 5.8-29.6

TZM合金的高溫拉伸強度和斷裂延伸率

溫度/℃ RT 1000 1200 1300 1400
拉伸強度/ MPa 1140-1210 700-720 320-360 190-210 140-170
斷裂伸長率/% 7.5-13.0 5.2 9.0 11.5-13.5 11.0-16.0

TZM合金的熱性能和電氣性能

屬性 導熱係數/K-1(20~100℃)
導熱係數瓦/米•K
工作溫度/℃
電阻率/Ω•M
數據 5. 3×10-6 126 400 (5. 3~5. 5)×10-8

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