鉬錸合金
什麼是鉬錸合金？
鉬錸合金是以金屬鉬為基體元素同合金元素錸組成的合金。合金呈現提高塑性的錸效應，合金中錸含量一般為11%~50%(品質分數)。
難熔金屬鉬不但具有優良的導熱、導電、耐腐蝕性能,而且具有低的熱膨脹係數、較高的硬度、很好的高溫強度，因而鉬在電子工業、宇航工業、能源工業等領域有很廣闊的用途。然而，純金屬鉬在常溫時比較脆、加工性能差、焊接性能差、容易氧化、具有再結晶脆性等點，所有這都限制了純金屬鉬的應用。加入一定量的合金元素如C、 B、K、 Si、 Al、 Re和稀土元素等都是改善金屬鉬脆性的有效方法。其中，合金元素錸的作用最為突出，錸元素的加入，不但可以改善鉬的常溫性能、焊接性能，而且可以提高鉬的高溫性能。
自從1955年發現Mo50Re合金比鉬具有更好的塑性和強度以來，很多研究者對鉬錸合金的組織性能、加工工藝進行了詳細而深入的研究。在早期的研究中，俄羅斯薩維茨基做出了重大的貢獻，在其專著中提供了自己的研究成果。Davidson等系統地研究了鉬錸合金的彈性常數。
近幾年來， Garin等用中溫燒結的粉末冶金方法製備出鉬錸合金，隨後Mannheim等對其加工硬化現象進行了研究。Todd等研究了各種鉬錸合金的機械性能和組織狀況。Bernd等將工作重點放在鉬錸合金的高溫疲勞性能。因為錸價格的昂貴，邢英華等系統地研究了添加少量錸對鉬組織性能的影響。 鉬錸合金的製備 美國錸合金公司(Rhenium Alloys,Inc.)生產的鉬錸合金，包括鉬錸合金粉末、絲材、板材、管材和棒材。其成份主要有Mo41Re， Mo44.5Re和Mo47.5Re。但是因為錸價格昂貴，近年來很多研究人員致力於含錸量低的合金。
鉬錸合金製備方法 - 粉末冶金
粉末冶金方法是製備鉬錸合金坯錠最常用的方法，其常用的製備路線如下：
鉬粉+錸份—混合—>鉬錸合金混合粉末—預結—>鉬錸合金預結錠—燒結—>鉬錸合金燒結錠
首先將鉬粉和錸粉混合均勻，再進行模壓或者等靜壓，然後經過預結和大於2000℃的高溫燒結就可以制出相對密度為90%左右的鉬錸合金。 製備鉬錸合金所用的鉬粉純度一般大於等於99.95%，錸粉純度一般大於等於99.98%，這兩種粉末的平均粒度一般小於5μm。
鉬錸合金製備方法 - 中溫燒結
與上法比較，中溫燒結的區別首先在於所用的原材料不同，其所用的材料為MO3和NH4ReO4，經過混合後，共還原製備出鉬錸合金粉末，然後經過壓制、預結和1700℃的中溫燒結而製備出鉬錸合金錠。
用粉末冶金辦法製備鉬錸合金工藝簡單、成本低，但是錠子的雜質含量往往偏高，當錸含量較高時，合金錠也容易形成脆性的σ相。
鉬錸合金製備方法 - 真空熔煉法
為了克服以上的缺點，將真空熔煉提純技術應用於鉬錸合金的製備，相比較而言，真空熔煉製備的鉬錸合金錠雜質含量低，特別是氣體元素降低非常明顯，並且第二相也不容易析出，這些都有利於鉬錸合金的後續加工；但是這種辦法製備的鉬錸合金錠晶粒通常非常粗大，這一點不利於合金的開坯。純鉬的塑脆轉變溫度在常溫附近，所以在常溫無法對鉬錠進行塑性加工。添加錸大大降低了鉬合金的塑脆轉變溫度，使得鉬在常溫時表現出良好的加工性。
Mannheim等的研究表明，粉末冶金的MO25Re和Mo50Re合金錠在常溫經過25%的變形後沒有發現明顯的裂紋。還有報導指出：含有35% Re的鉬錸合金錠在室溫可以變形90%以上而不出現裂紋。儘管如此，鉬錸合金的開坯一般選用熱加工，初道次的變形溫度大於1400℃，變形率大於20%。經過開坯之後的鉬錸合金一般選用冷加工，甚至是在室溫時進行加工。總變形率達到50%~90%時進行再結晶退火。
鉬錸合金的機械性能
- 彈性性能
純錸的彈性模量僅次於鋨，其數值為468 GPa，純鉬的彈性模量為330 GPa。鉬錸合金的彈性模量介於二者之間，當錸含量小於52%時，隨著錸含量的增加，鉬錸合金的楊氏模量、切變模量和泊松比均增加，在錸含量達到43%時楊氏模量和切變模量有一極大值。錸元素可以改變鉬合金的各向異性，隨著錸含量的增加，(100)方向的彈性常數降低，而(110)和(111)方向的彈性常數升高，當錸含量為50%時，鉬錸合金表現為各向同性，在不同的方向上彈性常數相同。
鉬錸合金的機械性能 - 強度和延伸率
錸不但能提高鉬的常溫和高溫強度，而且可以改善鉬的塑性。純鉬在常溫的抗拉強度為650 MPa左右，而添加高錸的鉬錸合金其抗拉強度可以達到1000MPa以上；純鉬在常溫時的延伸率為0，而鉬錸合金的延伸率可達到20%以上。在1473 K時，Mo47.5Re的抗拉強度230 MPa，延伸率為8%，而純鉬此時的抗拉強度只有100 MPa。隨著錸含量的增加，應力因數和硬化指數均升高，但是鉬錸合金的應力因數遠小於純錸的應力因數。因此鉬錸合金的加工硬化現象要比純錸的加工硬化小的多，鉬錸合金的加工性能要好於純錸。
鉬錸合金的機械性能 - 蠕變性能
高溫蠕變性能是衡量金屬高溫性能的一個重要指標，Bernd等對各種成份的鉬錸合金在1600℃，25 MPa所做的工作。相比較於其他鉬錸合金， Mo51Re合金有較高的塑性，較高的蠕變速率，因而其斷裂時間較短。
鉬錸合金應用
鉬錸合金可用做高速旋轉的X光管靶材、微波通訊的長壽命柵板、空間反應堆堆芯加熱管、高溫爐發熱體、高溫熱電偶等。鉬錸合金的室溫拉伸強度延展性電阻率隨錸含量增加而增加。通常用Mo-5%Re和Mo-41%Re作熱電偶絲材，作航空航太中結構材。Mo-50%Re作高溫結構材料。
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