鎢的加工及其應(yīng)用

1.鎢材加工流程及深加內(nèi)容

純鎢加工流程鎢重合金燒結(jié)制品金屬鎢二大制品:

燒結(jié)制品，加工材制品鎢加工材制品鎢材的深加工技術(shù)主要內(nèi)容鎢板材發(fā)熱體（鉚接法）鎢-鎢鉚接電火花切割鎢板成形鎢絲網(wǎng)發(fā)熱體（熔焊法）電火花切割熔焊片材成形編網(wǎng)2.

鎢材深加工主要技術(shù)及其分析

2.1成形加工技術(shù)

鎢制品需解決二大性能問題：材料的使用性能，如應(yīng)力斷裂、蠕變、疲勞……材料的加工與成形性能2.1.1鎢材成形加工曲線

延-脆轉(zhuǎn)變溫度，再結(jié)晶溫度，推薦的沖、彎變形溫度范圍與板材厚度關(guān)系。板材厚度,mm延-脆轉(zhuǎn)變溫度●

延性-脆性轉(zhuǎn)變溫度（DBTT）

DBTT對鎢材成形加工具有特殊意義：低于DBTT時，鎢呈脆性，對其不能進行成形加工只有高于DBTT時，才能進行成形加工DBTT隨著變形量增加而下降通常，鎢的DBTT：150~450℃●

鎢的再結(jié)晶溫度（TR）

鎢材成形加工另一個重要因素就是TR:溫度超過TR時，鎢發(fā)生晶粒長大，強度、硬度下降，脆性產(chǎn)生，不宜成形。TR是成形加工的上限溫度純鎢再結(jié)晶溫度范圍：1150~1400℃●

成形加工溫度范圍

下限溫度DBTT上限溫度TR成形加工所采用的彎曲、沖、鍛打均需在DBTT-TR范圍內(nèi)進行●

鎢熱旋壓2.1.2影響DBTT的主要因素●

雜質(zhì)元素氧、碳含量對DBTT影響

圖4氧和碳對單晶和多晶鎢的DBTT的影響延性-脆性轉(zhuǎn)變，溫度K

DBTT均隨氧、碳含量增加而升高；在相同原子濃度時，氧對DBTT似乎更有害的影響。氧含量高時，易引起鎢的脆化，主要是由于氧在晶界上的偏析，這種偏析降低了表面能，從而促使晶間破裂。碳的脆化作用是由于位錯與碳化物顆粒間的相互作用，導(dǎo)致為消除位錯應(yīng)力和屈服應(yīng)力提高

Plansee公司純鎢燒結(jié)坯的主要非金屬雜質(zhì)含量（μg/g)W純度最小99.95%平均99.98%●

制備工藝和退火溫度對DBTT影響

圖鎢板的DBTT與制備工藝和退火溫度的關(guān)系退火溫度（℃×102），保溫1h電子束熔煉DBTT（℃）退火溫度（F×102），保溫1h粉末冶金電弧熔煉化學(xué)氣相沉積

各種工藝制備的材料的DBTT均隨退火溫度升高而升高。粉末冶金和電弧熔鑄材料的DBTT比其它工藝材料的DBTT低。就再結(jié)晶狀態(tài)而言，在各類材料中粉末冶金的DBTT最高。成形加工一般都在<TR進行，因而粉冶法材料的DBTT更有利于成形加工。

圖軋制鎢板典型的加工顯微組織(a)2.54mm厚，縱剖面，×250（b)1mm厚，縱剖面，×250

δ=89%，~280℃δ=95%，~240℃ab●

變形量對DBTT影響變形量增加，DBTT下降

圖W-2ThO2的強度和斷裂伸長率以及DBTT與燒結(jié)坯塑性變形程度的關(guān)系DBTT（℃）UTS（MPa)延伸率（%)變形量

圖W-2ThO2絲的典型加工變形顯微組織φ2.4mm，縱截面，×250，δ=95%●

晶粒度的影響

圖晶粒度對鎢的DBTT的影響DBTT°K

DBTT隨著晶粒尺寸的增大先升高而后下降；中等晶粒度時（~0.1mm），DBTT達最高值；實驗所得數(shù)據(jù)分散性較大，這是由于研究所用的各批材料的雜質(zhì)量含量和分布不同所致；細晶粒鎢材的DBTT較低，有利于成形加工；可通過細化晶粒的各種途徑（如摻雜、添加稀土等），把材料的晶粒度調(diào)整到合適范圍。

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表面狀態(tài)對DBTT的影響常用的表面處理法：電解拋光——去除加工中產(chǎn)生表面刮痕和裂紋

氧化法——鎢品在空氣中氧化，去除含碳層或消除表面劃痕

噴射法處理工藝造成劃痕或裂紋

研磨法鎢材表面狀態(tài)與處理方法關(guān)系密切，不同處理方法材料表面粗糙度不一樣，導(dǎo)致對DBTT不同影響。由下面曲線可以看出：氧化法、電拋光法使材料的延性得到改善，機械法不利于延性改善，帶缺口的延性最差。

變形加工時的變形量（%）圖鎢的表面狀況對其延性-脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響2.2接合技術(shù)

2.2.1熔焊鎢材接合方法有機械接合、熔焊、釬焊、電阻焊、擴散焊、氣相沉積等。最常用的熔焊方法：鎢弧焊（TIG）和電子束焊（EB）；二者相比，電子束焊可得到更大的深度與寬度比值，更狹窄的熱影響區(qū)。焊前先把待焊零件予熱到700~800℃，以防焊接過程中的熱沖擊引起斷裂。

熔焊一般在材料的低應(yīng)力區(qū)進行，焊接區(qū)設(shè)計和選擇十分重要，見下圖，可進行W-W、W-WRe、W-MoRe焊接。

2.2.2釬焊采用金屬或合金作充填材料，采用TIG或EB提供所需熱源，選用保護氣氛或真空進行釬焊。高溫應(yīng)用場合，可用Mo、Re、W等合金作為充填材料。Plansee公司所用的鎢的或鎢-石墨的釬焊充填材料如下：

2.3鉚接鎢的構(gòu)件可以用鎢鉚釘或鉬鉚釘進行連接。Plansee公司所用的鎢園頭鉚釘和埋頭尺寸標(biāo)準(zhǔn)如下表：鎢園頭鉚釘尺寸標(biāo)準(zhǔn)（與DIN660相似）鎢埋頭鉚釘尺寸標(biāo)準(zhǔn)（與DIN661相似）2.3機械加工

車削：進刀量必須大，最好予先把工件加熱到>200℃磨削：砂輪磨、切電火花加工切割2.4表面處理技術(shù)

必須通過脫脂和酸洗來除去工件表面的油、氧化物及沾污物。脫脂：常用三氯乙烯、全氯乙烯等溶劑堿洗：93~97%NaOH+7~3%KNO3,400~500℃,3~10分鐘

WO3+2NaOHNa2WO4+H2O酸洗：堿后的酸洗，去除表面上堿洗后殘留污點30%HNO3+70%H2O，50~60℃，15~20分鐘熔融3.鎢材深加工產(chǎn)品廣泛應(yīng)用

鎢制品的品種繁多,應(yīng)用十分廣泛，覆蓋許多工業(yè)部門。

航空航天艦艇核潛艇兵器軍用電子國防軍工能源機械冶金民用電子電光源微電子化工醫(yī)療玻璃汽車W手表家電用品體育器材辦公用品民用工業(yè)生活日用品鎢制品的廣泛應(yīng)用●

電光源

鎢-釷陰極鎢-釷（或純鎢）陽極寬銀幕電影用的特殊光源（高壓直流氙弧燈電極）摻雜鎢燈絲、W5Re特?zé)艚z、鎢釷氙弧燈電極…….?！?/p>

電子工業(yè)

重要的電子管材料高功率微波管用的大表面積鎢陰極●

電力工業(yè)

WCu高壓觸頭WCu觸頭●

汽車工業(yè)

車輛馬達點火器用的鎢觸點●

高溫爐構(gòu)件

高溫爐發(fā)熱體、隔熱屏、支架上隔熱屏中隔熱屏發(fā)熱體料架下隔熱屏●

玻璃、陶瓷工業(yè)

高溫流口W/Ir流口●

核工業(yè)

廢核燃料再生處理用的鎢坩堝●

醫(yī)療器件

CT機上準(zhǔn)直儀鎢片蒸鍍用鎢舟鎢弧焊接電極4.

結(jié)語

鎢材深度加工具有以下特點：技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值高，然而往往是多品種