难熔金属的定义及特征介绍
发布时间：2022-09-08 作者：材料类科研服务平台 阅读量：906
难熔金属是指熔点超过 3632°F 并具有一定储量的金属，包括钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆和钛。通常，难熔金属具有很高的密度并且重量很重。难熔金属重要的优点是有良好的高温强度，对熔融碱金属和蒸气有良好的耐蚀性能。主要的缺点是高温抗氧化性能差。钨、钼的塑性－脆性转变温度较高，在室温下难以塑性加工；铌和钽的可加工性、焊接性、低温延展性和抗氧化性均优于钼和钨。以难熔金属为基体，加入其他元素的合金称为难熔金属合金。
难熔金属的特性
低温脆性
难熔金属在高温下不易开裂或断裂，可承受反复加热或热冲击。钨、钼、铬等难熔金属在低温下很可能变脆，而在高温条件下变得有韧性。脆性转变温度（DBTT）是难熔金属延展性加工和使用的重要指标。DBTT 会受到许多因素的影响，例如材料纯度、合金成分、加工方法和结构。有两种方法可以减少 DBTT。一是在难熔金属中添加合金元素。例如，铼可以添加到钨中。另一种方法是选择更合理的加工方法。
抗氧化性
高密度难熔金属在室温下非常稳定，在空气中不易被氧化。然而，难熔金属在高温下会迅速氧化。钨和钼在大约 752°F 时开始氧化。随着温度的升高，它们会被氧化生成WO3和MoO3。当温度达到 1562°F 和 1112°F 时，材料会明显升华。铼在 572°F 时开始氧化，并在 662°F 时变成 Re2O7。钽和铌在 536°F 和 392°F 的温度下开始氧化。当温度超过 932°F 时，它们会生成 Ta2O5 和 Nb2O5。钛和锆可以在高于 1112℉ 到 1292℉ 的温度下迅速氧化。锆钛粉末在空气中可自燃，甚至爆炸燃烧。为了解决这一关键难题,曾采取过两种措施：一是制备抗氧化合金,二是加抗氧化保护涂层，但都未能制得在约1050～1250℃下长期使用的材料，只制得加防护涂层后在约1400～1700℃高温下短期（几分钟到几小时）使用的材料。这种材料在一些航天器部件上得到实际应用。
耐腐蚀性
难熔金属具有良好的耐腐蚀性。当温度低于302°F时，钽表面有一层致密而稳定的氧化膜。因此，钽的化学性质非常稳定。钽对硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、有机酸、硝酸盐酸盐有优良的抵抗性，但会在氢氟酸、浓碱溶液和熔融碱中熔化。铌的耐腐蚀性能与钽相近，但不如钽。钨在常温下在盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、王水中很稳定，但容易被硝酸钠腐蚀。钼与钨相似，但在耐腐蚀性方面不如钨。一般来说，钽、铌、钛、锆和其他难熔金属是用作保护层的优良防腐材料。
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