钨铼合金的性能如何?

钨铼合金具有一系列优异的性能,如高熔点、高强度、高硬度、高塑性、高再结晶温度、高电阻率、高热势、低蒸气压、低电子功函数和低延迟韧脆转变温度。典型钨稀土合金的特性如图7的右图(a)所示。从图7右图可以看出,掺杂铼的再结晶温度远高于纯钨铼。

钨和铼都是高熔点金属,广泛应用于高温领域。但它们仍有缺点:纯钨易碎,再结晶温度很低;纯铼的可加工性差且价格昂贵。因此它们的应用范围受到很大限制。具有各种成分的钨铼合金由钨和铼制成。这些合金克服了纯钨和纯铼的缺点,具有许多优异的性能,如高熔点、高强度、高硬度、高塑性、高电阻率、高再结晶温度、高热电势、低蒸气压、低电子功函数和低塑-韧-脆转变温度等。同时,它们还具有优异的抗“水循环”反应能力,其价格比纯铼低75 ~ 30%。

因此,钨铼合金已广泛应用于电子技术、热控、现代核技术和航天导航技术、测温领域、仪器仪表、电器等尖端科技部门。特别是W-Re合金丝配合热电偶,热电势和灵敏度高,测温范围宽,反应速度快,耐腐蚀性能好,是测温领域很好的热敏材料。钨铼热电偶取代铂铑热电偶是大势所趋。

电真空技术的应用

电子管、显像管和灯泡热线的主要性能要求是:

①低温延展性好(即一次绕组成型性好)。将加工好的线材卷绕、折叠或捻制成各种形状和大小的细丝,应具有良好的绝缘性、较低的塑性和韧脆转变温度、良好的均匀性和一致性;

②低温退火具有良好的延展性(即良好的二次缠绕成型性)。初级缠绕后的灯丝部件应进行退火,以固定部件的形状和尺寸。通常,退火在线材的一次再结晶温度范围内进行。只有低温退火后延展性好的线材才能满足二次缠绕(制作双螺旋灯丝)或多次缠绕折叠的要求;

⑧良好的高温延展性(即二次再结晶后的延展性)。延展性差的灯丝在拆芯、运输和装管过程中受到振动和冲击时会损坏。制成的灯丝应在高温下使用,灯丝在使用过程中应保持所需的形状;

④高温下良好的抗流挂性。因为灯丝大部分以螺旋状存在,所以灯丝长,有一定的质量。高温抗流挂性是使用过程中保持沥青不变的关键。[4]

用作电接触材料

许多触点材料通常用于电气开关,例如汽车喇叭触点和点火触点、调压器触点、电话触点和各种电气开关触点。工作时,每一对触头的特点是相互摩擦、电火花腐蚀和高频接触。因此,触头材料应满足以下要求:①材料的接触电阻小,②电弧的伏安特性小,烧蚀率小。

可用作触点材料的金属包括:铜、银、铂、铑、铱、钨、钼、铼、钨铜合金、钨银合金、钨秦合金和高比重合金。钨、钼、铼及其合金已广泛用于汽车喇叭触头和点火器触头。用作触头材料的钨铼合金是近几年发展起来的晶体,可与铂、铱、铑等贵金属触头相媲美。

用作热电偶材料

不同成分的钨铼合金丝可以配对成钨铼热电偶。工业实践中广泛使用的钨铼热电偶有:钨铼热电偶、掺杂钨铼热电偶和等量钨铼热电偶。它们具有高热电势和高灵敏度,热电势与温度的线性好,测量温度高(可达2800℃),准确度高(允许偏差为0.25% t,0.5% t和1% t)。

钨铼热电偶主要用于真空、还原性气氛和惰性气氛以及高温领域的温度测量。在氧化气氛中可以采取一些特殊的防氧化措施,代替铂铑热电偶测温。钨铼热电偶价格比单个铂锗热电偶低12 ~ 18倍。代替铂铑热电偶测温具有明显的经济效益,越来越受到人们的重视。[4]

其他应用

(1)高温结构材料

航天飞行器中使用的钨铼合金包括:防热罩、火箭喷管外围零件、锥体零件、发动机或发动机零件涂层。加热到2000℃时不发生反应提取铀的钨铼合金容器和坩埚材料。钨铼合金用于高温炉的加热元件和隔热罩,蒸发高纯金属的坩埚,高温领域的弹簧、螺钉、螺母、支撑杆和连杆,具有良好的塑性。

(2)耐磨材料

由于W-Re合金硬度高、强度高、耐磨性和耐腐蚀性好,可用于制作打印机的打印针,使用寿命可达1亿次。此外,还可以制作笔尖、测绘仪器的重心锤和耐磨件。

(3)电极材料

含有分散的氧化钍、氧化锆和氧化铈颗粒的钨铼合金棒用作氩弧焊机的电极和非自耗电弧炉的熔化电极。它们耐高温、耐烧蚀,使用寿命长。[4]