Kühlkörper aus Wolfram-Rhenium-Legierung

Produktbeschreibung

Wolfram-Rhenium-Legierung

Eine durch Mischkristalle verstärkte Legierung, die aus Wolframelement und Rheniumelement besteht.

Wolfram-Rhenium-Legierung ist eine mischkristallverfestigte Legierung, die aus Wolfram-Element und Rhenium-Element besteht. Der üblicherweise verwendete Rheniumgehalt (Massenanteil, Prozent) in der Legierung beträgt 3, 5, 10, 25 und 26. Unterteilt in W-Re-Legierung mit niedrigem Gehalt (Re kleiner oder gleich 5 Prozent) und W-Re-Legierung mit hohem Gehalt ( Re größer oder gleich 15 Prozent ).

Abbildung 1

Wolfram-Rhenium-Legierung ist eine mischkristallverfestigte Legierung, die aus Wolfram-Element und Rhenium-Element besteht. Der üblicherweise verwendete Rheniumgehalt (Massenanteil, Prozent) in der Legierung beträgt 3, 5, 10, 25 und 26. Unterteilt in W-Re-Legierung mit niedrigem Gehalt (Re kleiner oder gleich 5 Prozent) und W-Re-Legierung mit hohem Gehalt ( Re größer oder gleich 15 Prozent ). Wenn der Re-Gehalt in der Legierung 26 Prozent übersteigt, wird die W-Re-Legierung eine spröde σ-Phase ausscheiden.

Die Klassifizierung der Wolfram-Rhenium-Legierungen nach Herstellungsverfahren, Verfestigungsverfahren und ausgewählten Rohstoffen auf Wolframbasis ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die Hauptverarbeitungsmaterialien der Wolfram-Rhenium-Legierung sind Draht und Blech. Seide macht die überwiegende Mehrheit aus. Hauptsächlich als Hochtemperatur-Strukturmaterialien verwendet.

Die Wolfram-Rhenium-Legierung hat bessere mechanische Eigenschaften und Duktilität als reines Wolfram und einen hohen spezifischen Widerstand, sodass sie eine bessere Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit aufweist. Eine Wolfram-Rhenium-Legierung, die 3 % Rhenium enthält, kann als Kernmetall von Elektronenröhren-Glühfaden, Gitterdraht und direkter Heizkathode verwendet werden. Thoriumhaltige Wolfram-Rhenium-Legierung, d. h. thorierte Wolfram-Rhenium-Legierung, wird als Direktheizkathode einer großen Einkoppelröhre verwendet, und ihre Leistung ist besser als die einer thorierten Wolframkathode, und sie ist nicht leicht zu verformen bei hoher Temperatur. Die

Wolfram-Rhenium-Legierungsschrott ist hauptsächlich Wolfram-Rhenium-Legierung und schließt auch Molybdän-Rhenium-Legierung ein. Die Verfahren zur Rückgewinnung von Rhenium aus Abfall-Wolfram-Rhenium-Legierung umfassen das oxidative Biogenese-Verfahren und das Salpeterschmelz-Zersetzungs-Ionenaustausch-Verfahren.

Fertigungsprozess

Figur 2

Es gibt zwei Methoden zur Herstellung von Wolfram-Rhenium-Legierungen: Pulvermetallurgie und Schmelzen. Der Herstellungsprozess ist in Bild 2 dargestellt. In der tatsächlichen Herstellung dominiert das pulvermetallurgische Verfahren. Durch isostatisches Pressen und Sintern mit Mittelfrequenz-Induktionserwärmung können hochwertige Legierungsrohlinge mit der besten Gleichmäßigkeit und Konsistenz erhalten werden.

Herstellung von Wolfram-Rhenium-Pulver

Figur 3

Das Verfahren zur Herstellung von vorlegiertem Wolfram-Rhenium-Pulver ist der Schlüssel zur Gleichmäßigkeit der Legierungszusammensetzung. Der Vergleich verschiedener vorlegierter Verfahren ist in Bild 3 dargestellt.

Billet-Vorbereitung

Der Legierungspressling kann durch Stahlformformen oder kaltisostatisches Pressen hergestellt werden, und der Pressling wird zu einem dichten Barren mit einer relativen Dichte von 85 Prozent bis 95 Prozent in einem wasserstoffdurchströmten Vertikalschmelzofen, einem wasserstoffdurchströmten Zwischenfrequenzofen, gesintert oder ein Wasserstoffdurchgangs-Widerstandsofen. Es gibt auch Barren, die durch heißisostatisches Pressen hergestellt werden.

wird bearbeitet

Figur 4

Gesinterte Barren werden durch verschiedene Verarbeitungsverfahren (Schwenkschmieden, Walzen, Ziehen usw.) zu verschiedenen Arten von verarbeiteten Materialien wie Stangen, Drähten, Platten, Folien und Bändern verarbeitet. Die Zusammensetzung der Wolfram-Rhenium-Legierung mit guter Verarbeitungsleistung ist W-(18~26)Re. Die empfohlene optimale Schmiedetemperatur für die Legierungsverarbeitung beträgt 1500 Grad und die Glühtemperatur 1600 bis 1800 Grad. Bei Legierungen mit Re-Gehalt > 26 Prozent ist der zulässige Sigma-Phasen-Gehalt begrenzt. Obwohl die Ausscheidung dieser zweiten Phase zu einer Materialverfestigung führt, ist ihre Verarbeitbarkeit dennoch sehr gut. Legierungen mit Re-Gehalt<18% can be processed smoothly, but require a higher initial processing temperature.

Draht ist das Hauptverarbeitungsmaterial der W-Re-Legierung. Die Sorten von Wolfram-Rhenium-Drähten in meinem Land werden nach verschiedenen Eigenschaften klassifiziert, und die chemische Zusammensetzung ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 5

Das Verbundverstärkungsverfahren ist ein wirksames Verfahren zur weiteren Verbesserung der mechanischen Hochtemperatureigenschaften von W-Re-Legierungen. Das Hinzufügen von Hfc-Partikeln oder Hinzufügen von ThO2-Partikeln zur Legierung ist das gebräuchlichste Verbundverfahren, und die vorbereiteten Legierungssysteme umfassen das W-He-Hf-C-System und W-He-ThO₂System. Die Partikelverteilung in der Legierung ändert sich kontinuierlich mit dem Verarbeitungsprozess. Abbildung 6 Atlas (a) zeigt die Mikrostruktur der Hfc-Partikelverteilungsänderung im W-24.5Re-2-Hfc-Legierungsstab. Nach dem heißisostatischen Pressen (Stab ∅ 41 mm) erreicht die relative Dichte der Legierung 99 Prozent, und die Partikel in der kompakten Struktur sind in Korngrenzen und Körnern (wie in Abbildung 6 (a) gezeigt) und in der anschließenden Hitze verteilt Stauchprozess Bei Hfc erscheint, wenn die Verformungsrate 62 Prozent erreicht, die σ-Phase in der Struktur, und die Hfc-Partikel konzentrieren sich an der Korngrenze (Abbildung 6, Atlas (b)). Die Verbesserung der mechanischen Hochtemperatureigenschaften der Legierung ist in Abbildung 6 (c) dargestellt. Abbildung 6 Atlas (d) und (e) sind der Vergleich der Mikrostruktur der W-Re-Legierung, W-Re-ThO₂ Legierung und W-Re-Hfc-Legierung nach dem Glühen bei 2500 K. Es ist ersichtlich, dass die unterschiedliche Morphologie, die durch das Hinzufügen von Partikeln präsentiert wird, nicht dieselbe ist.

Leistung

Wolfram-Rhenium-Legierung hat eine Reihe hervorragender Eigenschaften, wie z. B. hohen Schmelzpunkt, hohe Festigkeit, hohe Härte, hohe Plastizität, hohe Rekristallisationstemperatur, hohen spezifischen Widerstand, hohen thermoelektrischen Potentialwert, niedrigen Dampfdruck, niedrige Elektronenaustrittsarbeit und geringe Ausdehnung Sprödigkeit Übergangstemperatur. Die Eigenschaften typischer Wolfram-Rhenium-Legierungen sind in Abbildung 7 (a) rechts dargestellt. Aus der rechten Abbildung von Abbildung 7 ist ersichtlich, dass die Rekristallisationstemperatur von dotiertem Rhenium viel höher ist als die von reinem Wolfram-Rhenium.

Abbildung 7

Die Hochtemperatur-Zugeigenschaften mehrerer Wolfram-Rhenium-Legierungen sind in Abbildung 7 (b) rechts dargestellt. Aus Abbildung 7 ist ersichtlich, dass die Zugeigenschaften dieser Legierungen bei etwa 1500 Grad viel höher sind als die von reinem Wolfram. Das Beispiel der Zugabe von Hfc zur Verbesserung der mechanischen Hochtemperatureigenschaften einer Wolfram-Rhenium-Legierung ist in Abbildung 7 (c) des obigen Abschnitts über die Mikrostruktur dargestellt.

Anwendung

Sowohl Wolfram als auch Rhenium sind hochschmelzende Metalle, die in Hochtemperaturanwendungen weit verbreitet sind. Sie haben aber auch Nachteile, reines Wolfram ist spröde und die Rekristallisationstemperatur ist sehr niedrig; reines Rhenium hat eine schlechte Verarbeitungsleistung und ist teuer. Damit ist ihr Anwendungsbereich stark eingeschränkt. Wolfram und Rhenium werden mit verschiedenen Bestandteilen zu Wolfram-Rhenium-Legierungen verarbeitet. Diese Legierungen überwinden die Mängel von reinem Wolfram und reinem Rhenium und haben viele hervorragende Eigenschaften, wie hohen Schmelzpunkt, hohe Festigkeit, hohe Härte, hohe Plastizität, hohen spezifischen Widerstand und hohe Rekristallisationstemperatur, hohen thermoelektrischen Potentialwert, niedrigen Dampfdruck, niedrige Elektronenaustrittsarbeit und niedrige Kunststoff-Spröd-Übergangstemperatur usw. Gleichzeitig haben sie auch eine hervorragende Beständigkeit gegen die Reaktionsleistung des "Wasserkreislaufs" und der Preis ist 75 ~ niedriger als 95 Prozent von reinem Rhenium.

Daher werden Wolfram-Rhenium-Legierungen in großem Umfang in der Elektroniktechnik, Wärmeregelung, modernen Nukleartechnik und Luft- und Raumfahrttechnik, Temperaturmessung, Instrumentierung, Elektrogeräten und anderen hochmodernen Wissenschafts- und Technologieabteilungen eingesetzt. Insbesondere ein Draht aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung passt zu einem Thermoelement, das ein hohes thermoelektrisches Potential und eine hohe Empfindlichkeit aufweist und einen breiten Temperaturmessbereich, eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. Es ist ein gutes thermisches Sensormaterial im Bereich der Temperaturmessung. Da Wolfram-Rhenium-Thermoelemente Platin-Rhodium-Thermoelemente ersetzen, ist der allgemeine Trend.

• Anwendung in der Elektrovakuumtechnik

Die wichtigsten Leistungsanforderungen für Elektronenröhren, Bildröhren und Glühfäden sind:

① Gute Duktilität bei niedriger Temperatur (d. h. gute Formbarkeit der einmaligen Drahtwicklung). Das verarbeitete Filament wird zu Filamenten verschiedener Formen und Größen gewickelt, gefaltet oder verdrillt, die eine gute Isolierung untereinander, eine niedrige Kunststoff-Spröd-Übergangstemperatur, eine gute Gleichmäßigkeit und Konsistenz aufweisen müssen;

② Niedertemperaturglühen hat eine gute Duktilität (d. h. eine gute Sekundärwicklungsformbarkeit). Die Filamentteile müssen nach dem Primärwickeln geglüht werden, um die Form und Größe der Teile zu fixieren. Im Allgemeinen wird das Glühen im Temperaturbereich der primären Rekristallisation des Drahtes durchgeführt. Nur Drähte mit guter Tieftemperaturglühduktilität können die Anforderungen der Sekundärwicklung (Doppelhelixfilament) oder der Mehrfachwicklung und -faltung erfüllen;

⑧ Gute Duktilität bei hoher Temperatur (dh Duktilität nach sekundärer Rekristallisation). Während des Entfernens des Kerndrahts, des Transports und der Installation des Rohrs muss es Vibrationen und Stößen ausgesetzt werden, und das Filament mit schlechter Duktilität wird zerstört. Das fertige Filament sollte bei hoher Temperatur verwendet werden, und das Filament sollte während des Gebrauchs in der erforderlichen Form gehalten werden;

④Hochtemperatur-Anti-Durchhang-Leistung ist gut. Da der größte Teil des Filaments spiralförmig vorliegt, ist das Filament länger und hat eine gewisse Qualität. Um die Steigung während des Gebrauchs unverändert zu halten, ist eine hohe Temperaturbeständigkeit der Schlüssel.

• Verwendung als elektrisches Kontaktmaterial

Viele Kontaktmaterialien werden üblicherweise in elektrischen Schaltern verwendet, wie z. B. Autohupenkontakte und Zündkontakte, Spannungsreglerkontakte, Telefonkontakte, verschiedene elektrische Schaltkontakte usw. Beim Arbeiten hat jedes Kontaktpaar die Eigenschaften gegenseitiger Reibung, Funkenkorrosion und hochfrequenter Kontakt. Daher sollte das Kontaktmaterial die folgenden Anforderungen erfüllen: ①Der Kontaktwiderstand des Materials ist klein, ②Die Volt-Ampere-Charakteristik des Lichtbogens ist klein, ⑧Die Taucherosionsrate ist klein.

Die als Kontaktmaterialien verwendbaren Metalle sind: Kupfer, Silber, Platin, Rhodium, Iridium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Wolfram-Kupfer-Legierung, Wolfram-Silber-Legierung, Wolfram-Chin-Legierung und Legierung mit hohem spezifischem Gewicht. Wolfram, Molybdän, Rhenium und deren Legierungen werden in großem Umfang in Autohupenkontakten und Zündkontakten verwendet. Die Verwendung von Wolfram-Rhenium-Legierung als Kontaktmaterial ist immer noch ein Produkt, das in den letzten Jahren entwickelt wurde. Es kann mit Kontakten aus Platin, Iridium, Rhodium und anderen Edelmetallen verglichen werden.

• Verwendung als Thermoelementmaterial

Wolfram-Rhenium-Legierungsdrähte verschiedener Zusammensetzungen können zu Wolfram-Rhenium-Thermoelementen gepaart werden. Zu den in der industriellen Praxis weit verbreiteten Wolfram-Rhenium-Thermoelementen gehören: W/W-26Re dotiert, W-3Re/W-25Re, W-5Re/W{{7 }}Re und W-5Re/W-26Re und andere Wolfram-Rhenium-Thermoelemente . Sie haben einen hohen thermoelektrischen Potentialwert und eine hohe Empfindlichkeit, eine thermoelektrische Potential-Temperatur-Entsprechungsbeziehung ist eine gute Linearität, eine hohe Messtemperatur (bis zu 28 00 Grad), eine hohe Präzision (die zulässige Abweichung beträgt ±{{ 17}}.25 Prozent t, ±0,5 Prozent t und ±0,5 Prozent t und ± 1 Prozent t und andere drei).

Wolfram-Rhenium-Thermoelemente werden hauptsächlich zur Temperaturmessung im Vakuum, in reduzierender Atmosphäre und inerter Atmosphäre zur Temperaturmessung und im Hochtemperaturbereich verwendet. Durch spezielle Oxidationsschutzmaßnahmen in oxidierender Atmosphäre kann das Platin-Rhodium-Thermoelement zur Temperaturmessung ersetzt werden. Der Preis von Wolfram-Rhenium-Thermoelementen ist 12- bis 18-mal niedriger als der eines einzelnen Platin-Germanium-Thermoelements. Die Temperaturmessung des Wolfram-Rhenium-Thermoelements anstelle des Platin-Rhodium-Thermoelements hat offensichtliche wirtschaftliche Vorteile und wird von den Menschen immer mehr beachtet.

• Andere Anwendungen

(1) Hochtemperatur-Strukturmaterialien

Wolfram-Rhenium-Legierungen, die in Luft- und Raumfahrtfahrzeugen verwendet werden, umfassen: Hitzeschilde, periphere Teile von Raketendüsen, Kegelteile, Beschichtungen für Triebwerke oder Triebwerksteile. Behälter und Tiegelmaterialien aus Wolfram-Rhenium-Legierung, die ohne Reaktion auf 2000 Grad erhitzt werden, um Uran zu raffinieren. Wolfram-Rhenium-Legierungen werden für Heizelemente und Hitzeschilde von Hochtemperaturöfen, Tiegel zum Verdampfen von hochreinen Metallen und Federn, Schrauben, Muttern, Stützstangen und Pleuelstangen im Hochtemperaturbereich verwendet, die eine gute Plastizität aufweisen.

(2) Verschleißfeste Materialien

Da die Wolfram-Rhenium-Legierung eine hohe Härte, hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, kann sie zur Herstellung von Drucknadeln für Drucker verwendet werden, und ihre Lebensdauer kann 100 Millionen Mal erreichen. Darüber hinaus können auch Spitzen, Schwerpunkthämmer und verschleißfeste Teile von Vermessungs- und Kartierungsinstrumenten hergestellt werden.

(3) Elektrodenmaterial

Stäbe aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung, die dispergierte Teilchen aus Thoriumoxid, Zirkonoxid und Ceroxid enthalten, werden für Elektroden von Argon-Lichtbogenschweißmaschinen und nicht verbrauchbare Schmelzelektroden für Lichtbogenöfen verwendet. Es ist beständig gegen hohe Temperaturen und Ablation und hat eine lange Lebensdauer.

Metallspritzgussverfahren

Erkennungssysteme