祁美貴，鄭艾龍，黃志民，彭福生，封雪梅

（1.廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司，福建 廈門 361021；2.成都虹波實(shí)業(yè)有限公司，四川 成都 610100）

鉬鑭合金板材高溫抗下垂性能的研究

祁美貴1，鄭艾龍1，黃志民1，彭福生1，封雪梅2

（1.廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司，福建 廈門 361021；2.成都虹波實(shí)業(yè)有限公司，四川 成都 610100）

以粉末冶金法生產(chǎn)的180 mm×20 mm×1.5 mm鉬鑭合金板材為試驗(yàn)原料，通過對比軋制和高溫定型處理制備的鉬鑭合金板材在1 750℃高溫和500 g重物荷載條件的下垂值，并研究了這兩種板材的組織形態(tài)。結(jié)果表明：采用常規(guī)工藝軋制的鉬鑭合金板材組織纖維發(fā)達(dá)，而采用了高溫定型處理后的鉬鑭合金板材形成了一種粗大、組織相互搭接的再結(jié)晶組織；在1 750℃高溫及500 g重物的載荷條件下，高溫定型后的鉬鑭合金板材的下垂值較小，其下垂值從常規(guī)工藝軋制的鉬鑭板的4.2 mm減小到1.8 mm，表現(xiàn)出良好的高溫抗下垂性能。

鉬鑭合金；下垂值；軋制；高溫定型

0 前言

鉬合金由于具有高的熔點(diǎn)、高的抗蠕變性能以及膨脹系數(shù)小、蒸汽壓低和良好的導(dǎo)熱性能，廣泛的用于冶金工業(yè)、電子工業(yè)，作為燒結(jié)承燒和電子熱沉積板等制品部件[1-3]。這就要求制造這些部件的合金板材在長時(shí)間的高溫和負(fù)載的條件下使用不能出現(xiàn)大的彎曲變形。鉬鑭合金由于氧化鑭顆粒的存在，提高了純鉬的再結(jié)晶溫度，有效地克服了純鉬板材高溫下存在彎曲變形大的問題[4-6]。國內(nèi)外學(xué)者對鉬合金板材的抗變形能力做了大量的研究[7]，譚栓斌[8]等研究了鉬鑭合金和TZM合金的高溫性能，郭讓民[9]等研究了鉬鑭合金板材的高溫彎曲性能，及軋制工藝對鉬鑭合金的抗彎曲性能的影響。

本研究主要針對在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的鉬鑭合金，開展和設(shè)計(jì)了軋制態(tài)和高溫定型處理態(tài)鉬鑭合金板材高溫負(fù)載條件下的下垂試驗(yàn)，研究出了制備低下垂值鉬鑭合金板材的處理工藝。

1 試驗(yàn)

試驗(yàn)用鉬鑭合金板材采用粉末冶金方法制備的鉬鑭板坯，通過軋制的方法和后續(xù)的高溫定型處理獲得兩種不同組織形態(tài)的鉬鑭合金板材。板坯的化學(xué)成分如表1所示。

表1 鉬鑭合金板坯的化學(xué)成分Tab.1 Chemical composition of molybdenum lanthanum alloy

板坯的厚度為25 mm，采用常規(guī)熱軋制工藝軋制到1.5 mm（軋制態(tài)）。將軋制到1.5 mm的鉬鑭板在2 100℃進(jìn)行3 h的高溫定型處理（高溫定型態(tài)）。將兩種形態(tài)的鉬鑭板進(jìn)行切割制樣，測試樣品規(guī)格為180 mm×20 mm×1.5 mm，其中樣品長度方向?yàn)榘宀牡能堉品较?。然后將鉬鑭板放置在氫氣高溫爐內(nèi)，兩端平行支撐，支撐間距為100 mm和160 mm，試樣中部懸掛500g配重，如圖1所示。在1750℃和H2環(huán)境下進(jìn)行下垂性能的測試。具體的測試方案如圖1所示，測試升溫曲線如圖2所示：從室溫升溫到1750℃用時(shí)6.86 h，然后保溫3.28 h，隨爐降至室溫之后，將試樣取出，放置于檢驗(yàn)平臺上測定板材的下垂值。

圖1 高溫下垂試驗(yàn)示意圖Fig.1 Sketch of high temperature sagging test

圖2 高溫下垂試驗(yàn)升溫曲線圖Fig.2 Heat condition of high temperature sagging test

2 結(jié)果與討論

2.1 鉬鑭板高溫下垂值

圖3為兩種不同組織形態(tài)的鉬鑭合金板材高溫載荷條件下，支撐間距為100 mm時(shí)的下垂值的實(shí)物照片，下垂數(shù)據(jù)如表1所示。

圖3 鉬鑭合金板材高溫測試下垂值的實(shí)物Fig.3 Physical picture of Molybdenum lanthanum alloy sheets

表2 鉬鑭合金板材高溫下垂值測試數(shù)據(jù) mmTab.2 Sagging value of molybdenum lanthanum alloy sheets

從測試結(jié)果來看，兩種形態(tài)的鉬鑭合金板材都出現(xiàn)了明顯的變形，也就是說鉬鑭板材在高溫載荷的條件作用下，會(huì)發(fā)生塑性變形，對比兩組測試數(shù)據(jù)，可以看出經(jīng)過高溫定型處理后的鉬鑭板材的平均下垂值為1.8 mm，而原始的軋制態(tài)的鉬鑭板的平均下垂值為4.2 mm。從這一點(diǎn)上來看，經(jīng)過高溫定型處理后的板材更有利于產(chǎn)品在使用工況條件下具有良好的形狀保持能力，延長了產(chǎn)品的使用壽命。

值得指出的是，在開展鉬鑭板材高溫下垂試驗(yàn)的過程中，板材的支撐間距對下垂值也有重要的影響，數(shù)據(jù)如表3所示，從表中可以看出，當(dāng)支撐間距為160 mm時(shí)，原始軋制態(tài)的鉬鑭板的下垂值高達(dá)14.5mm，即使經(jīng)過高溫定型后，下垂值依然為7.2mm。這說明在評價(jià)鉬鑭板的高溫下垂性能時(shí)，板材的支持間距也是重要的參數(shù)，當(dāng)支持間距為160 mm時(shí)，對于鉬鑭板材承受的彎矩約為200 Nmm，較支持間距為100 mm時(shí)擴(kuò)大了1.6倍，板材在高溫下發(fā)生更為嚴(yán)重的變形。

表3 不同支撐間距條件下的鉬鑭合金板材高溫下垂值測試數(shù)據(jù)Tab.3 Sagging value of molybdenum lanthanum alloy sheets under varied condition

從這個(gè)意義上來講，在板材的高溫抗變形的評價(jià)上，目前還沒有統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)，因此在產(chǎn)品推廣和性能評價(jià)上，測試標(biāo)準(zhǔn)的確定對于材料的評價(jià)更為重要，更應(yīng)該明確具體的、統(tǒng)一的測試條件，這對于產(chǎn)品的推廣有更為實(shí)際的意義。

2.2 鉬鑭板材的組織形態(tài)

圖4為原始軋制態(tài)鉬鑭板的金相組織從圖中軋制方向上組織，可以看出，板材從厚度20 mm的鉬板坯經(jīng)過熱軋制加工至1.5 mm的厚度，變形量達(dá)到92.5%以上，對比分析板材的硬度變化，鉬鑭板材的硬度從行業(yè)內(nèi)標(biāo)稱的燒結(jié)態(tài)的150～160 HV30[7-8]上升到232HV30。對比燒結(jié)態(tài)的鉬鑭合金板材（見圖5），鉬顆粒發(fā)生了明顯的變形，從燒結(jié)態(tài)的等軸晶5 μm左右變形到長寬比大于30的纖維組織[3]。材料發(fā)生了明顯的加工變形，儲(chǔ)存了大量的變形能，從材料有金相組織來看，板材為致密的纖維組織，在垂直于軋制方向上的纖維組織較為短小，這與板材的橫向變形加工率較小有關(guān)，而在軋制方向上板材的微觀組織呈現(xiàn)明顯的熱加工纖維組織，纖維長度在50 μm左右。

圖4 原始軋制態(tài)鉬鑭合金板的組織形態(tài)Fig.4 Microstructure of original rolled molybdenum lanthanum alloy sheet

圖5 原始燒結(jié)態(tài)鉬鑭合金板的組織形態(tài)Fig.5 Microstructure of sintered molybdenum lanthanum alloy

圖6為經(jīng)過高溫定型處理的鉬鑭合金板的金相組織。從圖中可以看出，高溫定型后的組織呈現(xiàn)明顯的再結(jié)晶組織，板材的組織粗大，并相互搭接，軋制變形產(chǎn)生的加工變形能下降明顯，板材的硬度值降為158HV30。經(jīng)過高溫定型后，板材內(nèi)部組織粗大，并相互搭接，其晶粒組織更為穩(wěn)定，在高溫載荷下發(fā)生蠕變比較小。而原始軋制狀態(tài)下的鉬鑭合金板由于高度發(fā)達(dá)的纖維組織，具有高的加工儲(chǔ)能，在高溫條件下，晶粒更容易發(fā)生長大蠕變，也進(jìn)一步說明，經(jīng)過高溫定型后的鉬鑭合金板材具有更加優(yōu)良的抗變形能力，使產(chǎn)品的使用壽命更長。

圖6 高溫定型態(tài)鉬鑭合金板的組織形態(tài)Fig.6 Microstructure of molybdenum lanthanum alloy sheet(high temperature heat treat)

3 結(jié)論

（1）高溫定型處理可以顯著改變板材的組織形態(tài)，經(jīng)過高溫定型后的鉬鑭合金板呈現(xiàn)一種粗大、組織相互搭接的再結(jié)晶組織，表現(xiàn)出更好的高溫抗蠕變性能。

（2）在1 750℃高溫和500 g重物的載荷條件下，高溫定型后的鉬鑭合金板材具有更小的下垂值，其下垂值從原始軋制態(tài)的4.2 mm減小到1.8 mm，表現(xiàn)出良好的高溫抗下垂性能和形狀保持能力，延長了產(chǎn)品的使用壽命。

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Sagging Properties of Molybdenum-Lanthanum Alloy at High Temperature

QI Meigui1,ZHENG Ailong1,HUANG Zhimin1,PENG Fusheng1,FENG Xuemei2

(1.Xiamen Honglu Tungsten&Molybdenum Industry Co.Ltd.,Xiamen 361021,Fujian,China;2.Chengdu Hongbo Industry Co.,Ltd.,Chengdu 610100, Sichuan,China)

Molybdenum-lanthanum alloy sheets were fabricated by rolling processing and high temperature heat treatment respectively.The sagging properties of two kinds of molybdenum-lanthanum alloy sheets at 1 750℃were studied.It showed that the sheet manufactured by conventional rolling process (CRP)had a strongly fibre microstructure,and the sheets with high temperature treatment(HTT)showed coarse and large interlocked grains.As a result,the sapping value of sheets with HTT is 1.8 mm，in comparison,the sheets manufactured by CRP is 4.2 mm.

molybdenum-lanthanum alloy;sagging value;rolling;high temperature treatment

TF124.33；TG337.1

A

10.3969/j.issn.1009－0622.2016.06.010

2016-10-08

祁美貴（1984-），男，山西應(yīng)縣人，工程師，主要從事難熔材料及制品的研究開發(fā)。