車刀

[拼音]：fenmo yejin nanrong jinshu cailiao

[英文]：refractory metals made by powder metallurgy

用粉末冶金方法生產的難熔金屬（主要指鎢、鉬、鉭、鈮）及其合金材料。粉末冶金工藝是難熔金屬，特別是鎢、鉬材料的主要生產工藝。

1903年德國博爾頓(W.von Bolton)製得鉭絲，作為白熾燈絲。1909年美國庫利吉(W.D.Coolidge)用粉末冶金製得鎢絲取代鉭絲，用於白熾燈。1910年用同樣工藝製成鉬絲，從而開拓了鎢、鉬粉末冶金的道路。早期鎢、鉬等難熔金屬製品都是小尺寸的棒、絲、箔和帶材，主要用於燈泡和電子工業。40年代以來，由於航空、航天和原子能等部門對高效能、大尺寸的難熔金屬材料的需要，發展了真空冶煉技術，研製成大型等靜壓機和高溫燒結爐(2400℃)，從而推進了粉末冶金工藝的發展。中國於50年代中期開始工業生產電光源和電子工業所需的鎢、鉬材料；50年代末60年代初又研製成鎢錸合金絲、高比重合金和鎢基觸頭材料；60年代中期建成大型冷等靜壓機和高溫燒結爐，研製成和生產出一系列大型和高效能的鎢、鉬材料和製品。

同熔鍊工藝比較，難熔金屬粉末冶金工藝的優點是：能生產的合金種類多，製成的合金成分和組織均勻，晶粒尺寸小，工藝流程短，能耗低，材料收得率高。但這種方法生產的材料純度不如真空冶煉法生產的高（間隙元素如碳、氧、氮等含量較高），因此影響了某些製品的效能。

製取工藝

粉末冶金鎢、鉬材料的製取工藝包括粉末的製取、壓制、燒結和加工等工序。工業上採用氫氣還原三氧化鎢和三氧化鉬製取鎢粉和鉬粉。還原工藝制度主要是根據生產粉末所要求的粉末粒度和粒度組成而定。還原溫度愈高，所得鎢粉和鉬粉的粒度愈粗。製取細顆粒粉末一般採用二次還原:第一次是在較低溫度(W550～800℃，Mo450～650℃)下把三氧化物還原為二氧化物，第二次再在較高溫度(W750～900℃，Mo900～950℃)下把二氧化物還原為金屬粉末。製取較粗的粉末採用一次還原，即在較高溫度下把三氧化物直接還原為金屬粉末，或者提高二次還原溫度製得粗顆粒金屬粉末。近年來發展還原藍色氧化鎢的工藝來製取鎢粉。鎢粉和鉬粉的粒度對其壓制性、燒結性及最終產品效能均有重要的影響。

由粉末製取緻密的鎢、鉬產品的粉末冶金工藝工業上有兩種途徑：

（1）將鎢粉或鉬粉用金屬模壓制成坯條，再垂熔燒結，然後旋鍛，再鍛棒、拉絲或軋成片材；可用於製取小尺寸的絲、箔、帶材。

（2）將鎢粉和鉬粉採用冷等靜壓成形，再燒結成坯料或成品，這種工藝能生產大尺寸和異形制件；如坩堝、模具、頂頭和各種管材等。

難熔金屬製品

粉末冶金難熔金屬材料除了電子工業和燈泡工業大量應用的絲、帶、管、片和棒材外，用量較大的還有玻璃工業上用的鉬電極，無縫鋼管穿孔用的鉬鈦鋯合金頂頭，高比重合金，鎢銅、鎢銅鎳、鎢鎳鐵、鎢銀假合金等。下面分別介紹這幾種材料：

（1）電熔玻璃用鉬電極。鉬具有優異的耐熔融玻璃腐蝕的效能，用它來代替熔化玻璃的鉑電極，使用效果很好，可節約貴金屬鉑，大大降低了生產費用。此項用途的用量佔金屬鉬材的60％以上。粉末冶金純鉬電極是採用冷等靜壓成形，高溫燒結(2000～2200℃)然後在1200～1250℃下熱軋或熱鍛，製成板狀或棒狀電極。

（2）耐熱鋼無縫鋼管穿孔用的鉬鈦鋯合金頂頭。現已生產兩種粉末冶金的鉬合金頂頭：燒結態頂頭和燒結－變形態頂頭。粉末冶金頂頭的晶粒細、塑性好，工作時不易產生裂紋，使用壽命長，穿管質量好。它是將鉬粉與TiH2粉、ZrH2粉混合，冷等靜壓成形，高溫（約2000℃）燒結制成，為進一步提高效能，可進行擠壓或鍛造加工。

（3）高比重合金。以鎢為基（含鎢量90～98％），新增少量的Fe、Ni、Cu等元素，通過液相燒結制得的合金，具有高的比重(16.5～18.8g/cm3)，故稱為高比重合金。高比重合金分為W-Ni-Fe和W-Ni-Cu兩大系列，由於它們具有高的比重、高的強度和強的吸收 X射線和γ射線能力，廣泛用作慣性元件、穿甲彈芯和放射性物質的儲存器和遮蔽。由於 W中添加了Ni、Fe等元素，因此在燒結過程中出現液相，使其燒結溫度大大降低，造成所謂“活化燒結”。工業上生產高比重合金的燒結溫度一般為1400～1550℃。

（4）鎢銅、鎢銀假合金。鎢和銅（或銀）不發生合金化(不形成固溶體)，也不形成化合物，其物理性質相差極大，無法用熔鍊工藝製取，而只能用粉末冶金方法制取。它們是具有兩相結構、綜合兩種金屬效能的複合材料，所以稱為“假合金”。這類假合金耐電弧燒蝕性高，抗熔焊性好，有良好的導電、導熱性，早在20世紀30年代就被用作電器開關的接點（觸頭）。W-Ag比W-Cu的接觸電阻低，多用作接觸器接點，W-Cu多用作高壓斷路器的觸頭，特別是W-20Cu用作高壓斷路器觸頭是最成功的材料（見粉末冶金電工材料）。W-Cu還用作電阻焊和電火花加工的電極。由於在高溫下，W-Ag和W-Cu中的Ag或Cu具有發汗冷卻作用，所以60年代以來又被用作固體燃料火箭發動機的燃氣噴口喉襯，使用溫度可達3000℃以上。

參考書目

Stephen W.H. Yih，Tungsten: Sources，Metallurgy，Properties and Application，Plenum，New York，1979.

F. V. Lenel，Powder Metallurgy Principles and Applications，Metal Powder Industries Federation，Princeton，New Jersey，1980.