Přehled
Ve vysokoteplotních konstrukcích, elektronických obalech, letectví a dalších oborech se slitiny molybdenu staly nepostradatelnými klíčovými materiály díky své vynikající pevnosti při vysokých{1}}teplotách, nízkému koeficientu tepelné roztažnosti a vynikající tepelné a elektrické vodivosti. V rámci rodiny slitin molybdenu však existují významné rozdíly ve výkonu mezi TZM (slitina titan a zirkonium molybden), molybden-lanthanovými slitinami a molybden-měděnými kompozity. Pomoc zákazníkům s výběrem optimálního materiálu vždy závisí na základních požadavcích konkrétního scénáře aplikace.
Pochopení základů
-
Co je slitina TZM?
Slitina TZM, titanová-zirkonová-molybdenová slitina, je žáruvzdorná slitina optimalizovaná přidáním stopových množství titanu, zirkonu a uhlíku do molybdenové matrice. Zachovává si vysoký bod tání molybdenu a vynikající tepelnou/elektrickou vodivost a zároveň výrazně zvyšuje pevnost při vysokých-teplotách a odolnost proti tečení. Navíc nabízí příznivou obrobitelnost-při pokojové teplotě a odolnost proti křehkému lomu. V důsledku toho je široce používán ve vysokoteplotních součástech pro letecké aplikace (např. trysky raketových motorů), rozprašovacích terčích v elektronickém průmyslu, konstrukčních součástech v jaderných aplikacích a topných prvcích ve vysokoteplotních pecích-všechny scénáře vyžadující mimořádnou tepelnou odolnost a strukturální stabilitu.
-
Co je to slitina molybdenu a lanthanu?
Slitina Mo-La je nová žáruvzdorná slitina vytvořená dispergováním stopových částic oxidu lanthanitého v čisté molybdenové matrici. Jeho hlavní výhoda spočívá ve využití efektu „posílení disperze“. Zatímco si molybden zachovává vysokou teplotu tání a vynikající tepelnou/elektrickou vodivost, výrazně zvyšuje odolnost proti tečení při vysokých teplotách a strukturální stabilitu. Nabízí také vynikající houževnatost za pokojové-teploty a obrobitelnost spolu se zvýšenou-odolností vůči oxidaci při vysokých teplotách a svařitelností. Rozsáhlé uplatnění nachází v topných prvcích a konstrukčních součástech pro vysokoteplotní pece, vysokoteplotní elektrody ve sklářském průmyslu, nosné součásti v leteckém průmyslu a přesné součástky v elektronickém a informačním sektoru, které vyžadují přísnou vysokou{11}}teplotní odolnost a rozměrovou stabilitu.
-
Co je to molybden-měděný kompozitní materiál?
MoCu Alloy je pseudo{0}}slitina vytvořená spojením molybdenu a mědi pomocí práškové metalurgie (dva prvky jsou nemísitelné a dosahují pouze fyzické vazby). Zachovává si vysoký bod tání molybdenu, vysokou pevnost a nízký koeficient tepelné roztažnosti a zároveň má vynikající tepelnou a elektrickou vodivost mědi. Úpravou poměru molybdenu-k-mědi lze přesně řídit koeficient tepelné roztažnosti a hustotu materiálu. To umožňuje tepelné přizpůsobení odlišným materiálům, jako jsou třísky a keramika, a zabraňuje poškození součástí tepelným namáháním. Je zvláště vhodný pro přesné aplikace vyžadující přísné materiálové vlastnosti: vysokou tepelnou vodivost, nízkou roztažnost a rozměrovou stabilitu.
Porovnání výkonu
| TZM合金 | Mo-La | Po-Mě | |
| Pevnost při vysoké teplotě | Stále si udržuje pevnost v tahu 400 MPa při 600 stupních a jeho teplota rekrystalizace je ≈ 1400 stupňů, což je výrazně vyšší hodnota než u čistého Mo. | Teplota rekrystalizace je ≈ 1500 stupňů, La₂O₃ spojuje hranice zrn a míra zachování pevnosti nad 1100 stupňů je lepší než TZM | Měděná matrice má nízký bod tání a její vysoká-teplotní pevnost závisí hlavně na Mo skeletu, který se rychle rozkládá po 600 stupních nebo vyšších. |
| Tažný-křehký přechod při pokojové teplotě | Lepší než čisté Mo, ale stále křehké | Teplota tažného-křehkého přechodu je nejnižší (-úroveň 50 stupňů) a plech válcovaný za studena lze ohýbat při pokojové teplotě | Depends on relative content; when Cu>30 %, houževnatost je nejlepší, ale pevnost klesá |
| Tepelná vodivost a elektrická vodivost | ≈ 120 W m⁻¹ K⁻¹, vodivost 30 % třída IACS | Podobné čistému Mo, o něco nižší | Cu síť spojitá → tepelná vodivost 180–220 W m⁻¹ K⁻¹, elektrická vodivost 40–50 % IACS |
| Přizpůsobení tepelné roztažnosti | 5,1×10⁻⁶ K⁻¹ (RT–500 stupňů) | 5.0×10⁻⁶ K⁻¹ | Nastavitelné na 6–10×10⁻⁶ K⁻¹, kompatibilní s obalovými materiály, jako je Si, Al₂O₃, Cu a Kovar |
| Obrobitelnost/svařitelnost | Lze obrábět a svařovat elektronovým paprskem, ale opotřebení nástroje je vysoké | Dobrý výkon při válcování za studena, může razit složité díly a má nižší sklon k praskání při svařování TIG | Snadno zpracovatelné; Cu fáze zlepšuje obrobitelnost |
| Klíčové procesy |
Proces práškové metalurgie zahrnuje smíchání prášku molybdenu s prášky sloučenin titanu a zirkonia s následným lisováním, slinováním a zpracováním plastů. Během tohoto procesu reagují titan a zirkonium s uhlíkem za vzniku tvrdých fází TiC a ZrC, které jsou rovnoměrně rozptýleny v molybdenové matrici a současně inhibují růst molybdenových zrn. |
Částice La203 jsou rovnoměrně dispergovány v molybdenovém prášku pomocí „metody vnitřní oxidace“ nebo „metody mechanického legování“ a poté slinovány, válcovány nebo kovány do tvaru. Jednodušší je válet na tenké proužky a kreslit na jemné drátky. |
Hlavní přístup využívá buď „kompozitní metodu práškové metalurgie“ (smíchání molybdenového prášku s měděným práškem → lisování → slinování → difúzní spojování) nebo „proces sintrování elektro-plazmovým výbojem“, aby se zajistilo rovnoměrné rozložení částic molybdenu v měděné matrici a zabránilo se stratifikaci. |
Adaptabilita aplikačních scénářů
TZM:
Díky své vynikající-pevnosti při vysokých teplotách, vysoké teplotě rekrystalizace a dobré tepelné vodivosti nachází široké uplatnění v letectví a kosmonautice. Příklady zahrnují materiály trysek, tělesa plynových distribučních ventilů, materiály plynových potrubí, materiály mřížek v elektronových trubicích, součásti rentgenových rotujících anod, -licí formy a vytlačovací formy, topná tělesa ve vysokoteplotních pecích- a tepelné štíty. Zároveň má významné aplikace v jaderných energetických zařízeních a elektronických součástkách.
Například v tepelné zóně monokrystalických pecí- (provozní teploty 1300–1400 stupňů) si materiály musí zachovat stabilní tvary bez výrazné deformace při vysokých teplotách. Zpevňující fáze TiC/ZrC ve slitině TZM účinně odolávají skluzu na hranicích zrn. Jeho pevnost při tečení při 1200 stupních převyšuje u čistého molybdenu více než třikrát, přičemž si zachovává dostatečnou houževnatost při vysokých teplotách, aby se zabránilo křehkému lomu.
Molybden-Lanthan:
Vhodné pro izolační síta vakuových pecí, sintrovací čluny, spirály výparníku a další součásti vyžadující-dlouhodobou stabilitu při teplotách pod 1400 stupňů. Jeho vynikající stabilita při vysokých-teplotách a odolnost proti tečení umožňují vynikající výkon v těchto aplikacích.
Pro zpracování plastů a středně{0}}teplotní scénáře (např. vysokoteplotní molybdenový drát, elektronové katodové nosiče) jsou obecně preferovány molybden-lanthanové slitiny. Například vysokoteplotní molybdenový drát vyžaduje materiál schopný být tažen do vláken o průměru < 0,1 mm a zároveň odolávat křehkému lomu při zvýšených teplotách. Částice La₂O₃ ze slitiny molybdenu-lanthanu zjemňují velikost zrna, umožňují rychlost zpracování za studena přesahující 80 % (výrazně vyšší než u TZM 50 %) a dosahují 15% prodloužení při pokojové teplotě, přičemž splňují požadavky na odolnost proti tečení při středních až vysokých teplotách.
Molybden-Měď:
Tato slitina se skládá z molybdenu a mědi a nabízí nastavitelné koeficienty tepelné roztažnosti a vysokou tepelnou vodivost. Je vhodný pro výrobu pasivních chladicích komponent (chladičů) v elektronických zařízeních, mikrovlnných nosičích, mikroelektronických obalových substrátech a pouzdrech, základnách laserových diod, vodičů pro povrchovou{1}}montáž obalů a krytech mikroprocesorů. V leteckém a kosmickém průmyslu představuje jeho nižší hustota také slibné vyhlídky na uplatnění.
Například vysoce výkonné substráty LED rozptylovače tepla vyžadují rychlý odvod tepla čipu (aby se předešlo tepelnému selhání) při zachování koeficientu tepelné roztažnosti blízkého koeficientu tepelné roztažnosti čipu, aby se zabránilo praskání v důsledku tepelného namáhání. Molybden-měděné kompozity (např. 60 % molybden, 40 % měď) dosahují tepelné vodivosti až 250 W/(m·K) (1,8krát vyšší než TZM), přičemž koeficienty tepelné roztažnosti dokonale odpovídají tepelné kompatibilitě čipového-substrátu. Nabízejí také nižší náklady než TZM a molybden{11}}lanthanové slitiny.
Závěr
TZM vykazuje nejkomplexnější výkonnostní charakteristiky a vyznačuje se vynikající pevností při vysokých{0}}teplotách, plasticitou při vysokých{1}}teplotách, odolností proti tečení a vynikající tepelnou vodivostí. Je vhodný pro aplikace za extrémně vysokých-teplot a podmínek mechanického zatížení, jako je letecký a kosmický průmysl a jaderná energetická zařízení.
Molybden-lanthanové slitiny vykazují výjimečný výkon v prostředí s vysokou-teplotou pod 1400 stupňů, vyznačující se vysokou teplotou rekrystalizace a vynikající odolností proti tečení. Jsou vhodné pro součásti vyžadující-dlouhodobou stabilitu při zvýšených teplotách, jako jsou izolační síta vakuových pecí.
Molybden-měděné materiály vykazují vynikající tepelnou vodivost a laditelný koeficient tepelné roztažnosti. Jsou ideální pro aplikace vyžadující účinný přenos tepla, jako jsou komponenty pro odvod tepla v elektronických zařízeních, a také mají potenciální aplikace v leteckém a leteckém průmyslu.
FANMETAL pro vás může vyrobit různé přizpůsobené materiály ze slitiny molybdenu. Máte-li jakékoli dotazy ohledně podrobností tohoto produktu nebo dodací lhůty, neváhejte nás kontaktovat na adrese admin@fanmetalloy.com. Těšíme se na vaši zprávu.
