钼、铼和钨的合金制造技术

一种钼、铼和钨的合金，它的抗侵蚀能力、延性和强度都得到改善，而且再结晶温度也较高。此合金可制成适用于生产如氟氯代烷那样化学品的设备。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钼合金、此合金一方面保持较好的延性和抗腐蚀性，同时其抗拉强度有改善、且其再结晶温度较高。钼金属有各种专门应用，这些应用需要特殊的性能。钼的熔点2630℃，超过铁的熔点1000℃。这使它可以用于熔炉部件、火箭喷咀和其它使用高温场合，但大多数金属则熔化或损坏。在非氧化性条件下钼具有非凡的抗无机酸腐蚀的能力。但是，由于钼的熔点高和延性差，因此需要特殊的制造工艺。要想获得具有适宜机械性能的钼制部件，一般取决于要在它再结晶温度以下进行加工。如果任再结晶发生，钼在较低温度下(如接近室温或更低)易于脆化。当加工过程要求钎焊或焊接，则再结晶很难避免，因为在钎焊或焊接现场易于发生再结晶。一旦发生再结晶，焊接之后要进行温热处理以改善延性。再结晶的钼易于变脆的倾向就是它在很多应用中的主要障碍。本专利技术的目的在于提供一种包括钼、铼和钨的合金，它具有改进的抗侵蚀能力(erosionresistance)和抗拉强度，并且再结晶温度较高，同时又能保持较好的延性和抗腐蚀能力(corrosionresistance)。本专利技术一般来说涉及钼合金性质的改进，这种钼合金包括大约10-41%(重量)的铼。更具体地说，本专利技术涉及一种合金，此合金包括约77%(重量)的钼、约13%(重量)的铼和约10%(重量)的钨，以及约50-100ppm的碳。如以原子百分比计，应换算为此合金包括约86.6%的钼、约7.5%的铼、约5.9%的钨。此合金与Mo-13%(重量)Re合金相比，其抗拉强度要高大约10%和其再结晶温度要高约80℃。本专利技术的合金可以通过粉末冶金和接着烧结和致密化来制备。致密化可以通过如下的至少一种技术来完成使用电流和氢气氛下的马弗炉、在真空下利用消耗电极熔化的电弧熔铸以及其它技术。致密的合金可以成形或加工，以制成如管、热电偶套管、棒、板、金属丝和其它另部件。成形制品还可以进一步加工成用于化工生产中的设备。例如成型制品可通过钎焊、拉延、爆炸包覆、模压、焊接和其它工艺进行再加工。附图说明图1(a)和(b)分别示出按实例制造的Mo-13%Re-高C滚压合金板纵向和横向的显微照相图(放大200倍)。图2(a)和(b)分别示出按实例制造的Mo-13%Re-低C滚压合金板纵向和横向的显微照相图(放大200倍)。图3(a)和(b)分别示出按实例制造的Mo-13%Re-10%W-高C滚压合金板纵向和横向的显微照相图(放大200倍)。图4(a)和(b)分别示出按实例制造的Mo-13%Re-10%W-低C滚压合金板纵向和横向的显微照相图(放大200倍)。本专利技术提供一种包括钼、铼和钨的合金，此合金具有改善的抗侵蚀能力、延性和抗拉强度，而且再结晶温度较高。合金所具备的这些所需性能使它可以加工或成形而得到最终为无限制阵列(unlimitedarray)的部件。例如，本专利技术合金可以成形为板、管、棒、丝和其它部件。合金的物理性能(如延性、再结晶温度)是成形部件进一步加工所需的，这些加工方法包括钎焊、拉延、焊接、机加工、爆炸包覆、或与别的材料结合、模压及其它。而且，合金的化学性能也足以使它可用于具有腐蚀性和/或侵蚀性的高温环境。本专利技术合金可以用任何适宜方法制造，这些方法例如使含有碳和氧的钼、钨和铼的粉末混合和合金化。粉末混合的比例应提供一种广义地包括大约10-41%(重量)的铼的改进的钼合金。更具体地，应提供一种合金，它包括约75.5-78.5%(重量)，最好约77%(重量)(相当于86.6%(原子))的钼;约12.5-13.5%(重量)，最好约13%(重量)(相当于7.5%(原子))的铼;约9.0-11.0%(重量)，最好约10%(重量)(相当于5.9%(原子))的钨;和约50-100ppm，最好75ppm的碳。对于有效地实施本专利技术来说进行合金化的组分的粒度并不是严格的。如果合金组分的粒度范围在约2微米至约-325筛目，将得到最佳的结果。粉末可以任何可接受的方式混合，只要不明显沾污粉末即可。粉末可用任何适宜的技术处理以得到具有如上所讨论的性能的合金。得到这样合金的适宜的技术包括电弧熔铸、真空下电极熔化及其它技术的至少一种。无论选用什么技术，在组分合金化过程中应注意减少被氧沾污的可能性(如在干燥的氢气气氛下进行组分的合金化。)在形成或熔铸所得的合金之前，向合金的组分中可加入诸如硼、碳、和别的去氧剂。加入去氧剂的量可以适宜地确定，如果需要在形成合金之前还可以向组分中再补加一定量去氧剂。根据本专利技术，去氧剂的作用是不排除也能防止金属氧化物的生成。不受任何理论或解释的限制，可以认为合金组分中过量的氧可能导致金属氧化物的生成。金属氧化物易于迁移至合金晶粒的边缘，从而使延性变差。例如，本专利技术的合金如果在合金组分中含有少于约50ppm的碳就易于变得相当脆。合金的铼组分可以改善钼合金成形和加工的能力。由于铼的原子尺寸相对较小，它易于溶解在钼中，这样就造成所谓“固溶软化”现象。如果铼的量低于约10%(重量)将不足以使钼软化而得到最大的加工能力，而若铼的量大于约41%(重量)又使价格提高。加入钨作为合金的组分是为使合金的抗侵蚀能力提高。钨的量最好在约7-15%(重量)的范围内。金属组分起到提高合金硬度和抗冲击能力的作用，这样合金就更能抗磨蚀。因此，本专利技术的合金可以制成在具有腐蚀性和易于侵蚀的高温环境下工作的设备(如用于生产氟氯代烷的代学反应器)。而且，本合金的抗腐蚀和抗磨蚀还可以不是排除也能减小沾污，这沾污来自化学制造过程中由于腐蚀或侵蚀而释放的副产物。例如，当化学过程在一不大耐腐蚀或侵蚀的设备中进行，这设备可能受损，从而使化学过程中带进污染物。这些污染物会减小反应速度、造成不希望的反应、破坏催化剂活性和引致其它不良后果。作为合金的组分而加入钨还有一个目的是提高合金再结晶温度。令人惊异地发现加入作为合金的组分的钨，可以使钼/铼合金的再结晶温度提高至少约80℃(即80-100℃)。本专利技术的合金提高了再结晶温度可以使它更易于机加工、焊接、钎焊和其它加工，以制造结构部件。这些部件在用于腐蚀和侵蚀的高温环境是特别需要的。例如，合金可以制成各种类型的设备(如搅拌器、反应容器、管道、阀门)，这些设务可用于如氟氯代烷等化学产品的制造中。另外，本专利技术合金还可以与用于和钼结合的各种可接受材料进行爆炸包覆、钎焊、焊接等。本专利技术的一个方面就是此合金可与金、金-铜合金、金-镍合金等进行钎焊。在本专利技术中“再结晶温度”是指在此温度下合金中已有的晶粒至少部分被新生长的晶粒所取代。例如，当合金被加热至高于再结晶温度，在消耗邻近晶粒的情况下某些晶粒优先生长或再结晶，这样就使合金中晶粒的平均大小增加。在温度低于再结晶温度时晶粒的优先生长当然也会发生，但生长速度相当小。除了时间和温度以外，其它因素也能影响再结晶温度。最重要的因素有(1)合金组成;(2)初始晶粒大小;和(3)金属或合金的加工历史。一般说来，再结晶温度等同于具体合金熔点的高百分数。合金中小的晶粒要比大的晶粒易于在较低的温度和以较快的速度生长或再结晶。合金的加工历史也是一个因素，此因素是考虑合金预先经过怎样的处理会对再结晶温度有何影响。例如，如果已进行过反覆热-循环、加工等就可能在相当低的温度下再结晶。通过热-机械成形或加工(如热轧、模压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金，包括钼、铼和钨，其组成为约１０－４５％（重量）的铼、约１０－２０％（重量）的钨和余量基本由钼构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：VM菲力斯，YJ朴，
申请(专利权)人：纳慕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]