（钛锆钼）TZM合金生产技术

钛锆钼堆肥莫-0。 5TI-0。 08Zr-0。 1〜0。如图4C所示，存在的碳导致的硬质碳化物的形成分散相，使合金强化。使用真空电弧熔化，粉末冶金等的处理在工业生产中该合金的方法，真空熔融的纯钼的百分比（重量）T，锆，等
TZM合金手册的最大厚度为5毫米，宽度410毫米，长度为1000至1500毫米，但TZM 合金板是长期，复杂的过程，设备占用，消耗，产量低，成本高，从而限制其使用;粉末冶金规则均匀混合比例与高纯钼粉和THI2粉末，ZrH2粉和喷雾炭黑 粉末冷等静压成型，高温烧结在保护气氛下给TZM面团后。空白，然后通过高温热轧（热锻），高温退火，高温退火消除应力和温度轧制（温锻）的TZM完成材 料。钢坯轧制（锻造）工艺及后续热处理对材料的性能，各向异性结构有较大的影响。使用粉末冶金TZM合金板材及棒材加工，它可以节省真空自耗电弧炉，大型 挤出机和相应的高温炉等大型设备，简化流程，缩短了生产周期，降低能耗，产能，的产率可以提高，从而大大降低了成本。

TZM合金简介

TZM合金是工业生产中最早的钼合金，在难熔金属合金中它以强度高、良好的导热导电性及膨胀系数低、再结晶温度高，同时又较容易加工而著名。

TZM合金的成分是：钛0.4％～0.55％，锆0.06％～0.08％，碳0.01％～0.04％，余量为钼，合金元素总量不超过1％。加入锆不仅使合金进一步强化和提高再结晶温度，而且扩大了碳在钼中的溶解度，并使合金具有热处理敏感作用。

钛锆钼合金的组织结构，是在钼的固溶体的基体上，明显分布有块状Mo-C和少量弥散的TiC、ZrC。这些少量的元素，使钼的力学性能不论是室温还是高温 都大为提高，再结晶温度比纯钼高300℃左右，与钨相比，钨的强度虽然要比钼合金高一些，但由于钨的密度19.3g/cm3是TZM钼合金的1.87倍， 因此TZM合金的强度比纯钨高。

TZM合金的生产方法有熔炼法及粉末冶金法两种。采用粉末冶金法可以节省真空自耗电弧炉、大型挤压机和锻锤以及相应的高温加热炉等大型设备，使工序简化，生产周期缩短，能耗降低，生产能力及成品率成倍提高，因此成本大大降低。

TZM合金由于具有优良的高温强度，较高的再结晶温度，良好的导热性，在航天、航空等领域得到广泛应用，如用来作喷 管材料、喷嘴材料、配气阀体、燃气管管道材料、电子管中的栅极材料，还可作x射线旋转阳极零件、压铸模具和挤压模具、高温炉中的发热体及隔热屏等，原子能 反应堆中用作包套材料及各种阀门；用于挤压铜基合金时，其操作温度可在870—1200℃。TZM合金还非常适合作不锈钢热穿孔顶头，穿孔钢管内壁质量 好，使用寿命长。加入少量稀土元素的TZM合金有较高的再结晶温度，再结晶时的延性较普通钼材高5倍。

TZM合金属性

比较TZM合金的物理性能和物理性能纯钼：
TZM合金具有良好的机械性能，尤其是在高温，TZM合金的力学性能优于纯钼。

材料	密度（g/cm3）	熔点（℃）	沸点（℃）
TZM	10.22	2617	4612

TZM合金的机械性能:

机械性能	伸长/%	弹性模量/GPa	屈服强度/MPa	拉伸强度/MPa	断裂韧性//(MPa·m1/2
数据	<20	320	560-1150	685	5.8-29.6

TZM合金的高温拉伸强度和断裂伸长率

温度/℃	拉伸强度/ MPa	断裂伸长率/％
RT	1140-1210	7.5-13.0
1000	700-720	5.2
1200	320-360	9.0
1300	190-210	11.5-13.5
1400	140-170	11.0-16.0

TZM合金的热性能和电气性能

属性	导热系数expansion/K-1 (20~100℃)	导热系数瓦/米·K	工作温度/℃	电阻率/Ω·M
数据	5. 3×10-6	126	400	(5. 3~5. 5)×10-8

TZM合金具有良好的焊接性能，H11钢和其他材料良好的焊接。 TZM合金是值得的 抗锌液腐蚀金属。常规的方法，该方法可用于冷加 工人。硬质合金或高速的情况下冷却润滑剂 钢切削工具加工

钛锆钼（TZM合金）

钛锆钼（TZM合金）是什么？

TZM合金0.50％的钛，锆0.08％和0.02％的碳资产钼合金。 TZM合金P / M或电弧铸造技术制造的，并具有很大的实用工具，由于其高强度/高温度的应用，特别是上述2000'F。

TZM合金 具有较高的再结晶温度，更高的强度，硬度和良好的延展性，在室温和高温下比非合金钼。此外，TZM具有良好的导热性，低蒸气压，良好的耐腐蚀性和可加工。

TZM钼具有较高的再结晶温度，更高的强度，硬度和良好的延展性，在室温和高温下比非合金的钼。 TZM两次提供纯净的力量在温度超过1300'C钼。高温钼合金的再结晶温度约为250℃高于钼，它提供了更好的可焊性。此外，TZM具有良好的导热性， 低蒸气压，以及良好的耐腐蚀性和可加工。

TZM合金成本约25％以上的纯钼，成本只有约5％至10％多机。如火箭喷嘴，炉体结构件，锻造模具的高强度应用程序，它可以是非常值得的成本差别。

Ti掺杂量对TZM合金组织形貌的影响

图2所示为不同，T i掺杂量TZM合金组织形貌的SEM照片。TZM合金在制备过程中加入了一定量的Zr、Ti、C元素，故其组织中存在大量的第二相碳化物，而Ti 、Zr在晶界处也有不同程度的富集;由于碳化物的体积较小，在TZM合金组织的SEM照片中看到的黑色第二相卞要是Ti 、Zr的氧化物或单质，典型的TZM合金第二相的能谱分析结果(图3)即可证明这一点。

由图2还可观察到，随着T i掺杂量的增加，TZM合金组织中，Ti和Zr于晶界处的富集越来越严重，并以黑色块状形式存在。这些Ti、Zr的氧化物或单质能在一定的范围内阻止合金中位错的滑移，导致晶界脆化，合金脆性增加，从而影响合金的整体力学性能。虽然Ti、Zr形成的第二相在一定程度上给合金热加工带来了困难，但也起到了固溶强化基体的作用，使TZM合金在室温及高温条件下的机械性能和丙结晶温度均比纯钼的高，尤其是在使用温度高于1500℃时优势史加明显川。

当掺杂的氧化物过多时，材料在轧制过程中容易发生开裂等问题，日前己有不少关于在M。中掺杂氧化物的研究川。因强化元素在M。中的溶解度一般较低，故其加入量很少，一般宜控制TZM合金中的Zr掺杂量为0. 1%左右，Ti掺杂量为0. 45%左右。

Ti掺杂量对TZM合金组织和性能的影响(一)

2实验

2.1试样制备

本文采用相同工艺制备了二种不同，Ti含量的TZM合金以及纯钼对比试样。以固一固掺杂的方式在M。粉中掺杂0. 08％(质量分数，全文同)的Zr粉、不同量的"TiH₂粉(0.4％、0.6％、0.8％)及适量C粉(0.08％、0.08％、0.11％)，允分混合后分别压制成林材，丙经烧结之后切割成尺寸为d6 mm、ι9mm的材交状试样。

2. 2试样分析

采用Gleeble-1500型热/力试验机(动态受热

变形模拟试验设备)模拟试样于1300、1400℃的受热及变形过程，材料变形量设为5000，变形速率设为0. 1/s，试验装置如图1所示。由于TZM合金的变形抗力较大，装置中使用纯钨压头;为了防庄压缩时出现鼓肚，应尽可能降低端而摩擦力;试验在真空环境下进行，以避免端而氧化。

试验机以压头压缩试样的同时，其横向应变传感器连续测量试样中问部位的直径，自动计算出试样瞬时横截而的而积值，丙将力信号值除以该值即得到真应力，由试验机自动记录并绘出试样的应力-应变曲线。

TZM合金的应用领域

TZM合金是钼基合金中常用的一种高温合金，TZM合金具有熔点高、强度大、弹性模量高、线膨胀系数小、蒸气压低、导电导热性好、抗蚀性强以及高温力学性能良好等特点，从而在很
多领域得以广泛应用。

TZM合金具有良好的焊接性能，可以与H11钢等材料进行很好的焊合。同时TZM合金能抵抗Zn等

TZM合金的诸多优点使其应用领域非常广泛。其在高温高压下表现出的良好力学性能使其在军事工业上应用较多，如鱼雷发动机中的配气阀体、火箭喷嘴、燃气管道、喷管喉衬;而用做彩色显像管玻壳生产线上玻璃熔炉用铂铑包复搅拌器的主轴则是利用它对金属液体的抗蚀性。
金属液的腐蚀。它可用常规方法进行冷加工。在有冷却润滑油的情况下可用硬质合金或高速钢刀具进行机械加工。
TZM具有较高的熔点，因此可用来做黑色或有色金属的压铸模具材料及无缝不锈钢的穿孔顶头，如发动机上的铜转子的模具;另外还被大量用作板材，以作高温炉 的炉壁和热等静压机的隔热屏等高温结构材料;TZM合金在电子电气工业上应用也较多，如电子管阴极、栅极、高压整流元件、半导体薄膜集成电路等;此外，在 核能源设备上TZM合金也用得比较广泛，如辐射罩、支撑架、热交换器、轨条等。

TZM合金的制备方法

TZM合金的制备方法常用的有电弧熔化-铸造法和粉末冶金法。电弧熔化-铸造法是用电弧将纯钼熔化后按重量百分比添加一定量的Ti、Zr等合金元素，然后用常规铸造的方法得到TZM合金。
粉末冶金法则是用高纯钼粉与THi2粉、ZrH2粉及石墨粉按比例均匀混合后经冷等静压成形，
然后在保护气氛下高温烧结，得到TZM坯料。坯料再经过高温 热轧(高温锻造)、高温退火、中温热轧(中温锻造)、中温退火消除应力、然后温轧(温锻)而得到TZM成品料。坯料的轧制(锻造)工艺及随后的热处理对材 料的性能、各向异性及织构有较大的影响。
TZM合金通常制备成棒材和板材。粉末冶金法可以节省真空自耗电弧炉、大型挤压机和锻锤以及相应的高温加热炉等大型设备，使工序简化，生产周期缩短，消耗降低，生产能力及成品率得以提高，因此成本大大降低。

TZM合金的强化机理

TZM合金是在钼中加入一定量的Ti和Zr而形成的一种合金。Ti和Zr的加入使得在钼的晶粒中出现Mo-Ti固熔体和弥散的TiC质点，所以TZM合金的强化机理主要是Mo-Ti固熔体的固熔强化和TiC质点的弥散强化。

TZM钼板在1 500℃时观察其金相组织，发现晶粒是犬牙交错的锯齿形，组织结构致密而均匀，晶粒内有细小的弥散质点起到弥散强化作用。而纯钼的晶粒在1200℃就会发 生再结晶，由加工态纤维组织变为等轴状组织， 1400℃时晶粒就明显长大，并呈多边形状，晶界较平直，其间的杂质元素极大地影响了晶界强度。

由此可见这种TZM合金的再结晶温度较纯钼提高了400~500℃。这也是TZM合金的使用温度较纯钼要高的原因。

TZM合金的物理性能（一）

TZM合金具有很好的力学性能，尤其是在高温下其力学性能比纯钼要好。TZM合金的物理性能和纯钼的物理性能比较见表1。表2是TZM(Ti 0.5/Zr0. 1)合金的力学性能。

表1  TZM合金和纯钼物理性能比较

材料	密度/g·cm-3	熔点/℃	沸点/℃
TZM合金(Ti 0. 5 /Zr0. 1)	10.22	2617	4612
Mo	10. 29	2610	5560

表2    TZM合金(Ti0.5/Zr0.1)的力学性能

力学性能	延伸率 /%	弹性模量 /GPa	屈服强度 /MPa	抗拉强度 /MPa	断裂韧性 /(MPa·m1/2
数值	<20	320	560~1150	685	5. 8~29. 6

原文来自中国钼业新闻网

TZM合金的物理性能（二）

TZM合金具有良好的焊接性能，可以与H11钢等材料进行很好的焊合。同时TZM合金能抵抗Zn等金属液的腐蚀。它可用常规方法进行冷加工。在有冷却润滑油的情况下可用硬质合金或高速钢刀具进行机械加工。
 表1  TZM合金(Ti0.5/Zr0.08)的高温抗拉强度和延伸率

温度 /℃	抗拉强度 /MPa	延伸率 /%
RT	1140~1210	7. 5~13. 0
1000	700~720	5. 2
1200	320~360	9. 0
1300	190~210	11. 5~13. 5
1400	140~170	11. 0~16. 0

表2  TZM合金(Ti0.5/Zr0.1)的热性能及电性能

性能	热膨胀系数/K-1 (20~100℃)	热导率 W /m·K	空气中最高 使用温度/℃	电阻率 /Ω·m
数值	5. 3×10-6	126	400	(5. 3~5. 5)×10-

原文来自中国钼业新闻网