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tungstenrhenium alloys
简介
以钨为基加入铼元素组成的合金，是钨合金的一种。该合金中典型的铼含量为：1%、3%、5%、10%、20%、25%和26%等。钨常在晶界面上孕育出微裂纹，这些微裂纹的扩展是造成钨碎断的重要原因。钨铼合金在变形过程中易形成孪晶，因而减少了堆垛层位错能量，降低位错移动的晶界阻抗，从而导致位错迁移率增加，促使钨固溶软化。此现象称为“铼塑化效应”。在钨铼合金系列中，铼浓度低时铼的塑化效应明显，铼浓度高时铼的塑化效应降低。
分类 根据生产方法、强化机理和选用的钨基原料分类如下：
性能 钨铼合金具有一系列优良性能，如高熔点、高强度、高硬度、高塑性、高的再结晶温度、高电阻率，低蒸气压、低电子逸出功和低的塑性-脆性转变温度等(表1)。
钨铼合金除了上述性能之外，低铼合金与高铼合金丝匹配成热电偶，具有高的热电势值。各种类型钨铼热电偶的热电势值与温度的关系列于表2。
表1 钨铼合金的性能
性 能
合 金 种 类
掺杂W-3Re
纯W-3Re
W-25Re
熔点/℃
密度/g·cm-3
电阻率/Ω·m 20℃
1000℃
1500℃
2000℃
硬度(HV)/MPa 加工态
1600℃退火
抗拉强度/MPa 加工态
1600℃退火
伸长率/% 加工态
1400℃退火
1600℃退火
1800℃退火
再结晶温度/℃
塑性-脆性转变温度/℃
约3360
19.40
0.97
3.78
5.35
6.90
3920～6370
3000～4600
2300～2500
约930
1～2
20～30
20～25
35～40
约2500
130～250
约3360
19.40
0.98
3.79
5.36
6.92
3920～5800
3000～4400
2300～2500
约880
1～2
2～3
10～15
4～6
约1500
170～350
约3100
19.65
2.79
5.47
6.85
8.20
5300～7800
3600～3800
3000～3500
约1900
2～3
30～35
20～25
18～20
约1800
-100～100
表2 4种钨铼热电偶的E-T关系
温 度/℃
热电偶类型和热电势值/mV
W-3Re/W-25Re
W-5Re/W-20Re
W-5Re/W-26Re
W/W-26Re
100
200
300
400
500
600
1.145
2.602
4.286
6.129
8.077
10.086
1.328
2.859
4.510
6.226
7.934
9.639
1.451
3.089
4.864
6.731
8.655
10.606
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
12.124
14.171
16.211
18.226
20.206
22.143
24.033
25.875
27.666
29.404
31.085
32.702
34.248
35.707
37.063
38.290
11.339
13.006
14.631
16.205
17.732
19.211
20.643
22.030
23. 371
24.676
25.960
27.201
28.397
29.545
12.559
14.494
16.397
18.257
20.066
21.820
23.514
25.149
26.723
28.236
29.688
31.079
32.404
33.660
34.840
35.932
8.40
10.40
12.40
14.50
16.61
18.79
20.89
22.91
25.00
26.99
28.91
30.81
32.68
34.41
36.11
37.79
制取方法 制取钨铼合金有粉末冶金法和熔炼法两种，在实际生产中常用粉末冶金法。生产钨铼合金的粉末冶金工艺是：制取钨铼预合金化粉末→氢还原→压形(模压或等静压)→烧结(垂熔烧结或中频感应烧结)→压力加工(包括挤压、轧制、旋锻和拉丝等)。制取钨铼预合金粉末常用固-固法(钨粉与铼粉混合、三氧化钨粉与铼酸铵粉混合)、固-液法(钨粉与铼酸铵溶液混合、三氧化钨粉与铼酸铵溶液混合)、液-液法(钨酸铵溶液与铼酸铵溶液混合经喷雾干燥或其他方法制取)等。经氢还原的钨铼合金粉可用机械压制和钢模压制成形，或等静压成形(压坯密度均匀)。压坯条可用直接通电垂熔烧结或中频感应间接加热烧结，得到相对密度为92%～95%的钨铼合金条。等静压成形和中频感应加热烧结可得到最优质坯条，其均匀性和一致性是所有生产方法中最佳的。
用途 钨铼合金主要用于高温领域结构材料，并在电子技术、核子技术、航天技术和测温技术等方面具有广泛用途。目前应用最广的有三个方面：(1)低铼合金丝与高铼合金丝匹配成热电偶，测温范围广(0～2500℃)、热电势值高、响应速度快、抗腐蚀性能好，因此钨铼热电偶丝在测温仪器中得到广泛应用。它不仅用于真空、还原性气氛和惰性气氛中，而且采取防氧化措施时还用于氧化性气氛中代替铂铑热电偶测温得到实际应用。(2)钨铼合金棒材切成圆片用作电接点材料，其接触电阻小、起弧电流和起弧电压均很小，稳弧性能最优，抗电弧侵蚀率很小，广泛地代替铂金触点材料。(3)钨铼合金丝广泛用于电子管、显像管和灯泡的热丝，不仅提高了可靠性，还大大地提高了它们的使用寿命。