作為難熔金屬的典型代表,鎢因有高熔點(diǎn)、高比重、大硬度、低蒸氣壓、耐酸堿和良好化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),而廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、電子電力、航空航天等重要領(lǐng)域。然而,鎢同樣存在一定的不足,主要表現(xiàn)在低溫脆性大和塑脆轉(zhuǎn)變溫度高,所以加工性能較差,加工成材率較低。針對(duì)上述的問題,有研究者指出可以在純鎢電極產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中加入適量的稀土元素。
研究表明,稀土元素會(huì)對(duì)鎢電極性能產(chǎn)生明顯的影響。由于稀土粒子會(huì)阻礙鎢晶粒變形,所以將能大幅度增強(qiáng)鎢電極材料的抗變形能力,而在加工過程中需要降低道次加工量。具體來(lái)說,稀土粒子尺寸約為1~2um,而鎢晶粒約為10~20um;在加工過程中鎢晶粒先變形,鎢晶粒呈現(xiàn)扁平組織;隨著加工的深入,鎢晶粒繼續(xù)扁平化,呈現(xiàn)纖維狀組織,稀土粒子也發(fā)生變形,組織沿著變形方向延伸;其中較大的稀土粒子開始脆斷為小粒子,平行于變形方向分布;到了拉絲階段,稀土粒子脆裂為1um左右的小粒子。稀土粒子的這種變化使得鎢電極材料的組織更加均勻,在加工過程中,能夠調(diào)和形變,承受更大的變形量。
稀土粒子對(duì)鎢電極硬度的影響,采用納米硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)機(jī)械的壓頭壓在鎢基體上時(shí),硬度曲線值達(dá)到峰值約為6.4GPa,然后呈下降趨勢(shì)。隨著壓下量的增加,曲線下降,說明稀土顆粒的力學(xué)特征所占比例越來(lái)越大,壓入深度在900um左右,顯示出的稀土硬度值為5.4GPa,表面稀土粒子的硬度小于鎢粒子。
另外,相對(duì)純鎢電極來(lái)說,稀土鎢電極擁有更高的再結(jié)晶溫度,所以在加工時(shí)要適度提高加工溫度。