钛锆钼合金

高温合金

TZM（钛锆钼合金），是一种高温合金，一种固体溶液硬化和颗粒加强钼基合金。

简介

TZM（钛锆钼合金），是一种高温合金，一种固体溶液硬化和颗粒加强钼基合金。因此TZM（钛锆钼合金）提供了更好的可焊性。

TZM（钛锆钼合金）是0.50%的钛，锆和0.08%，其余0.02%碳的钼合金。

TZM（钛锆钼合金）具有较高的再结晶温度，较高的强度，硬度比非合金在室温和高温钼和良好的延展性。此外，TZM（钛锆钼合金）具有良好的导热性，低蒸气压，耐腐蚀性好，因此可加工。

TZM（钛锆钼合金）和其他钼合金具有较高的再结晶温度，比纯钼具有更高的耐热性，更好的抗蠕变性。

优势

应用领域

应用范围

目前应用最多的有TZM（Mo-0.5%Ti-0.008%Zr）和TZC（Mo-1.25%Ti-0.15%Zr-0.15%碳）。很好的高温强度和很高的再结晶温度，又有较好的室温塑性。用粉末冶金法和真空电弧熔炼方法制取。可在极恶劣条件下作高温结构材料和高温加工的工具材料。如用于制造铝和铜合金、铸铁和铁系合金的压铸模具和型芯、作不锈钢等的热挤压工具和无缝钢管热加工用顶头。还可作宇宙火箭装置和飞面的零部件。有用铪代替钛，用形成双相组织的方法强化钼合金。

炉的结构元件，用于铸造铝合金，烫金模具插入。火箭喷嘴和电极。

以钼为基加入少量钛、锆和微量碳元素的钼合金，具有高的高温强度，是目前应用最广的钼合金。钼钛锆合金的名义成分是Mo-0.5Ti-0.08Zr，通用牌号为TZM。1956年美国克莱马克斯钼公司生产出第一批工业规模的TZM合金锭。20世纪50年代末，用熔铸法可大批量制作TZM合金材。到70年代，该合金成为最优秀的通用钼合金。中国于60年代中期开始研究用熔铸法制作TZM合金，70年代进行了较大规模的试制，具备了用熔铸法和粉末冶金法生产TZM合金产品的能力。

TZM合金的化学成分(%)

为满足更高的温度和强度的使用要求，在TZM合金的基础上增加钛、锆、碳元素而形成钼钛锆碳合金，其通用成分为Mo-1.25Ti-0.15Zr-0.15C，称为TZC合金。然而因为其变形难度大，所以到20世纪90年代仍未形成工业化生产规模，没有系列产品，只是根据使用要求提供产品。

强化机理分别介绍TZM合金和Tzc合金的强化机理。

TZM合金其强化机理是：(1)冷加工形变硬化既提高合金强度又细化晶粒，同时产生有韧性的纤维状显微结构。(2)少量钛和锆元素在钼基体中溶解，增加结构稳定性，提高再结晶温度。(3)由钼基体中的置换型元素(钛、锆)与间隙元素(碳)相互反应形成球形复式碳化物颗粒的沉淀而引起的弥散强化，改善钼的高温强度和抗蠕变性能。TZM合金中碳和钛的含量有与Mo-0.5Ti合金相同的临界比例。粉末冶金法制取。

用途钼钛锆合金常用于1100℃以上的温度下。由于TZM合金具有优良的蠕变性能，因此是热加工用的最佳高温高强度模具(如压铸、挤压、等温锻造等用的模具和穿孔顶头)材料；同时可用作高温高压设备(热等静压机和高温加热炉)的结构材料，如隔热屏、支柱等；它也是大功率陶瓷管栅极用的优良材料；另外，还可以用来制作生产粉末冶金制品、耐火材料和二氧化铀粒用的烧舟。由于它的焊接性能较好和再结晶温度较高，该合金已开始试用于热燃气阀和高温燃气系统的密封。Tzc合金比TZM合金具有更高的高温性能，可用于TZM合金不能满足要求的场合，当前用得最多的是用粉末冶金法制成的用于不锈钢热穿孔的顶头。

生产技术

钛锆钼堆肥莫-0。 5TI-0。 08Zr-0。 1〜0。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。

性能

TZM合金（高温合金）是一种固体溶液硬化和颗粒加强钼基合金。一个钼钛固溶体的发展和优良的分散钛碳化物为良好的强度性能在温度高达1400 ° C的TZM再结晶的温度大约为250 ° C，比钼高，它提供了更好的可焊性。

TZM合金是0.50%的钛，锆和0.08%，其余0.02%碳的钼合金。

TZM合金具有较高的再结晶温度，较高的强度，硬度比非合金在室温和高温钼和良好的延展性。此外，TZM具有良好的导热性，低蒸气压，耐腐蚀性好，因此可加工。

烧结方法

TZM钼合金的烧结主要有氢气保护烧结和真空烧结，在氢气保护烧结过程中，由于氢气的还原作用，钼粉中的氧化物会被氢气还原，使材料中的氧含量降低到几十μg/g 以下。

对于添加了钛、锆、铪、铌等活性元素的钼合金，由于合金元素的高活性，会与氢气中的杂质气体反应生成氧化物、氮化物、氢化物等，导致钼合金杂质含量居高不下，严重影响了钼合金的力学性能。采用真空烧结可以有效降低这些钼合金中的氧、氮等杂质气体含量，在真空烧结过程中，一般会添加稍过量的碳元素（相对于既定成分），通过碳元素对金属氧化物的还原作用进行脱氧。

碳还原体系中的金属氧化物生成金属碳化物和 CO，和MoO2在真空高温下发生歧化反应生成金属Mo和MoO3气体被抽出，这两种反应是真空烧结过程的主要脱氧机制。

采用传统粉末冶金方法制备TZM合金坯料，按质量分数在钼粉中分别加入 TiHx、ZrHx，比例分别为0.5%、0.09%，然后在试样中分别添加 0.04%，0.07%，0.10%3种不同比例的炭黑，然后在V型混粉机进行混粉，测量混粉后的钼合金粉末氧含量。

采用2.0 t等静压压制成 Φ50mm棒，在1940℃真空感应烧结，检测真空烧结TZM 钼合金中的氧含量、碳含量。钼混合粉中的氧元素主要由钼粉的氧含量决定，各种合金粉末中的氧含量虽然较高，由于总含量很小，所以对钼合金粉中的氧含量影响不大。

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。

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