Prehľad
Vo vysokoteplotných konštrukciách, elektronických obaloch, letectve a iných oblastiach sa molybdénové zliatiny stali nevyhnutnými kľúčovými materiálmi vďaka svojej vynikajúcej-pevnosti pri vysokých teplotách, nízkemu koeficientu tepelnej rozťažnosti a vynikajúcej tepelnej a elektrickej vodivosti. V rámci rodiny molybdénových zliatin však existujú významné výkonnostné rozdiely medzi TZM (zliatina titánu a zirkónia molybdén), molybdén-zliatinami lantánu a molybdén-meďou. Pomoc zákazníkom pri výbere optimálneho materiálu vždy závisí od základných požiadaviek konkrétneho scenára aplikácie.
Pochopenie základov
-
Čo je zliatina TZM?
Zliatina TZM, zliatina titánu-zirkónu-molybdénu, je žiaruvzdorná zliatina optimalizovaná pridaním stopových množstiev titánu, zirkónu a uhlíka do molybdénovej matrice. Zachováva si vysoký bod topenia molybdénu a vynikajúcu tepelnú/elektrickú vodivosť, pričom výrazne zvyšuje pevnosť pri vysokých-teplotách a odolnosť proti tečeniu. Okrem toho ponúka priaznivú opracovateľnosť-pri izbovej teplote a odolnosť voči krehkému lomu. V dôsledku toho sa široko používa vo vysokoteplotných súčiastkach pre letecké aplikácie (napr. dýzy raketových motorov), rozprašovacích terčoch v elektronickom priemysle, konštrukčných súčiastkach v jadrových aplikáciách a ohrievacích prvkoch vo vysokoteplotných peciach-všetky scenáre vyžadujúce výnimočnú tepelnú odolnosť a štrukturálnu stabilitu.
-
Čo je to zliatina molybdénu a lantánu?
Zliatina Mo-La je nová žiaruvzdorná zliatina vytvorená dispergovaním stopových častíc oxidu lantanitého v čistej molybdénovej matrici. Jeho hlavná výhoda spočíva vo využití efektu „posilňovania disperzie“. Zatiaľ čo si zachováva vysoký bod topenia molybdénu a vynikajúcu tepelnú/elektrickú vodivosť, výrazne zvyšuje odolnosť proti tečeniu pri vysokých{3}}teplotách a štrukturálnu stabilitu. Ponúka tiež vynikajúcu húževnatosť pri-izbovej teplote a opracovateľnosť, ako aj zvýšenú-odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách a zvárateľnosť. Nachádza rozsiahle uplatnenie vo vykurovacích prvkoch a konštrukčných komponentoch pre vysokoteplotné pece, -vysokoteplotné elektródy v sklárskom priemysle, nosné diely{10}}v leteckom a kozmickom priemysle a presné komponenty v elektronickom a informačnom sektore, ktoré vyžadujú prísnu vysokú{11}}teplotnú odolnosť a rozmerovú stabilitu.
-
Čo je to molybdén-meďový kompozitný materiál?
MoCu Alloy je pseudo{0}}zliatina vytvorená spojením molybdénu a medi práškovou metalurgiou (tieto dva prvky sú nemiešateľné a dosahujú iba fyzikálne spojenie). Zachováva si vysoký bod topenia molybdénu, vysokú pevnosť a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, pričom má vynikajúcu tepelnú a elektrickú vodivosť medi. Úpravou pomeru molybdénu-k-medi možno presne kontrolovať koeficient tepelnej rozťažnosti a hustotu materiálu. To umožňuje tepelné prispôsobenie sa odlišným materiálom, ako sú triesky a keramika, čím sa zabráni poškodeniu komponentov tepelným namáhaním. Je obzvlášť vhodný pre presné aplikácie vyžadujúce prísne materiálové vlastnosti: vysoká tepelná vodivosť, nízka rozťažnosť a rozmerová stabilita.
Porovnanie výkonu
| TZM合金 | Mo-La | Po-M | |
| Pevnosť pri vysokej teplote | Stále si zachováva pevnosť v ťahu 400 MPa pri 600 stupňoch a jeho rekryštalizačná teplota je ≈ 1400 stupňov, čo je výrazne vyššia ako teplota čistého Mo. | Teplota rekryštalizácie je ≈ 1500 stupňov, La₂O₃ spája hranice zŕn a miera zachovania pevnosti nad 1100 stupňov je lepšia ako TZM | Medená matrica má nízky bod topenia a jej vysoká-teplotná pevnosť závisí hlavne od Mo skeletu, ktorý sa rýchlo rozkladá po 600 stupňoch alebo väčších. |
| Tvárny-krehký prechod pri izbovej teplote | Lepšie ako čisté Mo, ale stále krehké | Teplota ťažného-krehkého prechodu je najnižšia (-úroveň 50 stupňov) a plech valcovaný za studena možno ohýbať pri izbovej teplote | Depends on relative content; when Cu>30%, húževnatosť je najlepšia, ale pevnosť klesá |
| Tepelná vodivosť a elektrická vodivosť | ≈ 120 W m⁻¹ K⁻¹, vodivosť 30 % trieda IACS | Podobne ako čisté Mo, o niečo nižšie | Cu sieť spojitá → tepelná vodivosť 180–220 W m⁻¹ K⁻¹, elektrická vodivosť 40–50 % IACS |
| Prispôsobenie tepelnej rozťažnosti | 5,1 × 10⁻⁶ K⁻¹ (RT–500 stupňov) | 5.0×10⁻⁶ K⁻¹ | Nastaviteľné na 6–10×10⁻⁶ K⁻¹, kompatibilné s obalovými materiálmi ako Si, Al₂O₃, Cu a Kovar |
| Obrobiteľnosť/zvárateľnosť | Dá sa opracovať a zvárať elektrónovým lúčom, ale opotrebovanie nástroja je vysoké | Dobrý výkon pri valcovaní za studena, môže lisovať zložité diely a má nižšiu tendenciu praskať pri zváraní TIG | Jednoduché opracovanie; Cu fáza zlepšuje obrobiteľnosť |
| Kľúčové procesy |
Proces práškovej metalurgie zahŕňa zmiešanie prášku molybdénu s práškami zlúčeniny titánu a zirkónu, po ktorom nasleduje lisovanie, spekanie a spracovanie plastov. Počas tohto procesu reagujú titán a zirkónium s uhlíkom za vzniku tvrdých fáz TiC a ZrC, ktoré sú rovnomerne rozptýlené v celej molybdénovej matrici a súčasne inhibujú rast molybdénových zŕn. |
Častice La2O3 sú rovnomerne dispergované v molybdénovom prášku pomocou „metódy vnútornej oxidácie“ alebo „metódy mechanického legovania“ a potom sa spekajú, valcujú alebo kujú. Jednoduchšie je vyvaľkať na tenké pásiky a nakresliť na jemné drôtiky. |
Hlavný prístup využíva buď „metódu práškovej metalurgie“ (zmiešanie molybdénového prášku s medeným práškom → lisovanie → spekanie → difúzne spájanie) alebo „proces spekania elektro-plazmovým výbojom“, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie častíc molybdénu v medenej matrici a zabránilo sa stratifikácii. |
Adaptabilita aplikačných scenárov
TZM:
Vďaka svojej vynikajúcej-pevnosti pri vysokých teplotách, vysokej teplote rekryštalizácie a dobrej tepelnej vodivosti nachádza široké uplatnenie v kozmickom a leteckom priemysle. Príklady zahŕňajú materiály trysiek, telesá ventilov na rozvod plynu, materiály plynovodov, materiály mriežok v elektrónových trubiciach, komponenty rotujúcej anódy pre röntgenové žiarenie, -odlievacie formy a vytláčacie formy, vykurovacie články vo vysokoteplotných peciach- a tepelné štíty. Zároveň má významné aplikácie v zariadeniach jadrovej energetiky a elektronických súčiastkach.
Napríklad v tepelnej zóne jednotlivých-kryštálových pecí (prevádzkové teploty 1300 – 1400 stupňov ) si materiály musia zachovať stabilný tvar bez výraznej deformácie pri vysokých teplotách. Posilňovacie fázy TiC/ZrC v zliatine TZM účinne odolávajú sklzu na hranici zŕn. Jeho pevnosť pri tečení pri 1200 stupňoch prevyšuje pevnosť čistého molybdénu viac ako trikrát, pričom si zachováva dostatočnú húževnatosť pri vysokých teplotách, aby sa zabránilo krehkému lomu.
molybdén-lantán:
Vhodné pre izolačné sitá vákuových pecí, spekacie lode, špirály výparníkov a ďalšie komponenty vyžadujúce-dlhodobú stabilitu pri teplotách nižších ako 1400 stupňov . Jeho vynikajúca vysoká-teplotná stabilita a odolnosť proti tečeniu umožňujú vynikajúci výkon v týchto aplikáciách.
Na spracovanie plastov a scenáre so strednou{0}}teplotou (napr. vysokoteplotný molybdénový drôt, podpery katód elektrónovej trubice) sa vo všeobecnosti uprednostňujú zliatiny molybdénu-lantánu. Napríklad vysokoteplotný molybdénový drôt vyžaduje materiál, ktorý je možné ťahať na vlákna s priemerom < 0,1 mm, pričom je odolný voči krehkému lomu pri zvýšených teplotách. Častice La₂O₃ zo zliatiny molybdénu-lantánu zjemňujú veľkosť zrna, čo umožňuje rýchlosť spracovania za studena presahujúcu 80 % (výrazne vyššia ako pri TZM 50 %) a dosiahnutie 15 % predĺženia pri izbovej teplote, pričom spĺňa požiadavky na odolnosť proti tečeniu pri stredných až vysokých teplotách.
Molybdén-Meď:
Táto zliatina, zložená z molybdénu a medi, ponúka nastaviteľné koeficienty tepelnej rozťažnosti a vysokú tepelnú vodivosť. Je vhodný na výrobu pasívnych chladiacich komponentov (chladičov) v elektronických zariadeniach, mikrovlnných nosičoch, mikroelektronických obalových substrátoch a krytoch, základoch laserových diód, vodičov pre povrchové{1}}montážne obaly a krytoch mikroprocesorov. V leteckom a kozmickom priemysle predstavuje jeho nižšia hustota tiež sľubné vyhliadky na uplatnenie.
Napríklad, vysokovýkonné substráty LED rozvádzača tepla vyžadujú rýchle odvádzanie tepla čipu (aby sa predišlo tepelnému zlyhaniu) pri zachovaní koeficientu tepelnej rozťažnosti blízko koeficientu čipu, aby sa zabránilo praskaniu v dôsledku tepelného namáhania. Molybdénové-medené kompozity (napr. 60 % molybdén, 40 % meď) dosahujú tepelnú vodivosť až 250 W/(m·K) (1,8-násobok TZM), pričom koeficienty tepelnej rozťažnosti dokonale zodpovedajú tepelnej kompatibilite čipového-substrátu. Ponúkajú tiež nižšie náklady ako TZM a molybdén{11}}lantánové zliatiny.
Záver
TZM vykazuje najkomplexnejšie výkonnostné charakteristiky, vyznačujúce sa vynikajúcou pevnosťou pri vysokých{0}}teplotách, plasticitou pri vysokých{1}}teplotách, odolnosťou voči tečeniu a vynikajúcou tepelnou vodivosťou. Je vhodný pre aplikácie pri extrémne vysokých-teplotách a podmienkach mechanického zaťaženia, ako sú letecké a jadrové energetické zariadenia.
Molybdénové-zliatiny lantánu vykazujú výnimočný výkon v prostredí s vysokou-teplotou pod 1400 stupňov , vyznačujú sa vysokou teplotou rekryštalizácie a vynikajúcou odolnosťou voči tečeniu. Sú vhodné pre komponenty vyžadujúce-dlhodobú stabilitu pri zvýšených teplotách, ako sú izolačné sitá vákuových pecí.
Molybdénové-meďnaté materiály vykazujú vynikajúcu tepelnú vodivosť a laditeľný koeficient tepelnej rozťažnosti. Sú ideálne pre aplikácie vyžadujúce efektívny prenos tepla, ako sú komponenty na odvádzanie tepla v elektronických zariadeniach, a tiež majú potenciálne aplikácie v leteckom a leteckom priemysle.
FANMETAL pre vás môže vyrábať rôzne prispôsobené materiály zo zliatiny molybdénu. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa podrobností o tomto produkte alebo dodacej lehoty, neváhajte a kontaktujte nás na adrese admin@fanmetalloy.com. Tešíme sa na vašu správu.
