鉬坩堝使用壽命的延長
如何延長鉬坩堝的使用壽命？
鉬柑禍是冶煉稀土金屬用的主要器件，由於冶煉介質和氣氛的浸蝕，及其高溫再結晶嚴重，使其高溫強度降低，對鉬坩堝的使用壽命和冶煉稀土金屬產品的品質產生不利影響。鉬坩堝的連續使用壽命平均為20天。稀土金屬中鉬雜質的含量應小於0.07%。以鉬為基添加稀土氧化飾及其它微量元素製成的F4200J新材料，可使鉬坩堝的耐蝕性能得到改善，高溫強度得到提高，並延長鉬坩堝的使用壽命，提高冶煉稀土金屬產品的品質。
鉬坩堝 - 製造工藝
所採用的原料為鉬（鉬）粉、氧化缽（氧化鈰）粉和氫化欽粉。原材料按預定成分配製後，放入機械混料筒混36h。於Ø550×90mm油燈靜壓機上成形，成形壓力200~220MPa。壓坯在真空中頻感應爐中燒結， 燒結溫度為1900~2000℃。最後經加工至精整尺寸。
鉬坩堝使用壽命的延長 - 加入氧化鈰
細化晶粒，提高材質的高溫強度鉬坩堝用於稀土冶煉，其弱點是高溫強度低，晶粒長大嚴重。純鉬的再結晶溫度為900~1000℃ ，900℃時抗拉強度為150MPa， 1200℃時下降為40MPa。因此純鉬材質只適用於900℃以下的溫度範圍和一定的保護氣氛中。據報導，提高鉬的使用溫度可以從細化晶粒，提高高溫強度入手。較有代表性的是美國的TZM合金，其再結晶溫度達1300℃ ， 1100℃時抗拉強度為250MPa，1200℃時為120MPa。
純鉬材質與F4200J材質的性能比較示於表
材質
|
條件
|
拉伸強度 |
σb(900℃)/σb(室溫)%
|
硬度 |
晶粒數個/mm2
|
||
σbMPa |
σsMPa |
HBS |
HVσ0.2 |
||||
M鉬 |
室溫 |
360 |
295 |
23.2 |
146 |
188 |
768 |
900℃ |
100 |
65 |
|||||
|
F4200J |
室溫 |
360 |
345 |
59.2 |
156 |
227 |
1024 |
900℃ |
215 |
96 |
|||||
鉬坩堝使用壽命 - 提高鉬坩堝材質拉伸強度
由表1可知，雖然兩種材質的室溫強度基本相同，但F4200J的高溫強度比鉬好得多，而且其保留值也比鉬高得多。所不同的是鉬有明顯的屈服點，而F4200J沒有。表1還表明，F4200J的顯微硬度比鉬高，且晶粒更加細化。金相檢驗發現，鉬材質使用前晶粒較均勻，有少量雜質孔洞，晶粒數為768個/mm2，使用2個月後晶粒嚴重長大，形成粗大的再結晶組織，晶粒度1級左右；而F4200J材質使用前晶粒較細且較均勻，有彌散的氧化鈰質點，晶粒數1024個/mm2，使用2個月後晶粒稍有長大，晶粒數768個/mm2。因此說，添加氧化鈰2可以改善鉬的組織，細化晶粒，提高高溫強度。
鉬坩堝使用壽命 - 提高鉬坩堝的耐蝕性能
鉬坩堝用於熔鹽電解法生產，在鹽酸和氫氟酸及石墨和氧等高溫介質中，耐蝕性能差，腐蝕量大，致使熔煉產物教、憫等金屬的M。雜質含量超標，添加氧化鈰可以使其耐蝕性能得到增強，見表2三種材質的腐蝕速率(10-9mm/s)
| 鉬 | TM | F4200J |
| 5.47 | 2.89 | 2.09 |
表2表明，TM與F4200J的腐蝕速率較接近，F4200J的腐蝕速率比鉬低得多。因此F4200J鉬基合鉬坩堝的冶煉產物釹、鑭等稀土金屬中的鉬雜質 含量較低。
鉬坩堝使用壽命 - 應用效果
延長了鉬坩堝的使用壽命：F4200J鉬基合金坩堝的使用壽命平均為3個月，是純鉬坩堝的4~5倍。
降低了稀土金屬中的鉬雜質含量：採用純鉬坩堝，鉬雜質含量>0. 07%。採用F4200J鉬基合金坩堝，鉬雜質含量降至0. 03%~0.05%
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