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　　高温钼/钼镧合金MoLa合金加工与订制

　　什么是钼镧合金？

　　钼镧合金由基体金属钼与在基体中以弥散质点存在的三氧化二镧组成的合金。合金中La2O3含量一般为0.5%~5.0%(质量分数)。

　　钼镧合金历史

　　钼具有高熔点，的高温性能，良好的导电、导热等特点，是重要的高温结构材料。但是，由于钼的塑脆转变温度比较高，所以在高温条件(高于再结晶温度)下使用的钼回到室温附近时却出现严重的脆性。为此，国内外研究者对钼中添加稀土进行了大量的研究，得出在钼中添加稀土，可以细化晶粒，降低钼的塑脆转变温度，提高钼的再结晶温度、高温强度、改善韧塑性和高温蠕变性能。

　　经研究发现微量的氧化镧的加入大地改善了钼的力学性能，经高温热处理后的镧钼材在室温即液氮温区都具有优良的强韧性。但是在塑性变形和热处理中氧化镧的行为研究尚不充分。近年来，西部材料难熔厂对钼镧合金进行了大量的试验，对粉末、压制、烧结、薄板材的轧制及板材的性能等进行了系统研究。

　　钼镧合金棒

　　钼镧合金坯料制备

　　钼镧合金采用液-固混合法，将氧化镧以La(NO3)3酒精溶液形式掺杂在钼粉中，其加入量在1%左右，将钼粉在氢气气氛下700~900℃预处理2 h，等静压制后，经高温烧结成相对理论密度为92%~96%的钼镧合金坯料。

　　钼镧合金板材的轧制及热处理

　　钼镧合金坯料在1500℃开坯后，经温轧、冷轧到2.4 mm厚的板材。道次加工率为25%~35%，总加工率为80%。将所轧制的钼镧板分别在1100、1250、1400、1550和1950℃的氢气炉中进行退火处理。

　　钼镧合金板研究结论

　　稀土元素镧与钼不发生化学反应，以镧La2O3的形式存在于钼基体中。在合金粉中，稀土镧以La2O3的形式镶嵌在钼粉颗粒表面。烧结坯料中，La2O3颗粒分布均匀，不仅存在于钼晶界上，也分布在钼晶粒内，晶界上的稀土颗粒粒径一般比晶内大。稀土氧化物颗粒主要以球形，等轴状形式存在；

　　钼镧合金板在1400℃以下热处理， La2O3颗粒小，辨认。1400℃以上热处理， La2O3小颗粒聚集成较大的球状或短棒状的小颗粒串，且在1550℃以后，随热处理温度的升高， La2O3颗粒的大小、形状变化不大。钼镧合金

　　钼镧合金料舟

　　钼元素在元素周期表中位于第 VIB 族，为高熔点高强度金属，弹性模量高，膨胀系数小导电导热性能优良，是高温合金理想的基体材料。在钼粉中添加适量的稀土元素，经过粉末冶金、压力加工方法制取的稀土钼板具有良好的高温力学性能和工艺性能，作为舟皿、隔热屏、高温结构件等，广泛应用于高温炉、电子元器件、发热体及钢铁冶炼等行业。

　　制备钼粉需要选用高温合金的料舟作为载体，并能在高温、变载荷的苛刻环境中长期工作。国内生产的钼粉载体大多采用镍基高温合金料舟，由于其中的低熔点金属会在高温环境下逐渐析出渗入钼粉，致使高纯钼粉的杂质元素含量控制。此外，镍基高温合金料舟强度低、易变形，导致钼粉生产的设备故障率较高。针对这一难题，难熔金属企 PLANSEE、HC.STARK 使用 18 管炉生产高纯钼粉，选用钼舟作为载体。钼舟 (深 65 mm，宽 88 mm) 头尾相顶依次穿过炉管，钼舟内的 MoO2粉在 1000 ℃左右的高温环境中与氢气发生还原反应生成杂质元素含量低的高纯钼粉。由于上述钼舟制备技术在国内尚属空白，借助当前已有添加稀土元素制备钼合金的理论基础和加工技术，采用在钼粉中掺杂稀土元素镧的方法制备出钼镧合金板，并完成了钼镧料舟的成功制备。

　　钼镧合金钼镧合金

　　在其制备过程中发现弥散分布于钼烧结坯中的 La2O3经交叉轧制后，一方面形成了沿纵向及横向分布的处于分段状态的{001}、{110}、{111}3 种板织构，阻碍了晶粒长大，从而提高了再结晶温度；形成了沿板材定向二维分布的弥散质点，阻碍了高温下晶界沿纵向及横向的移动，从而减少了纵、横向力学性能的差异，利于钼镧合金板的冲压成型；

　　冲压钼舟前对 2.8 mm 厚 Mo-1.0%La2O3合金板及冲压模具进行加热，550 ℃是此规格钼镧合金板产生冲压大变形率的佳加热温度。

　　钼镧合金料舟承受长期变温变载荷后的断裂是由于空位迁移与滑移面上的位错滑移所导致韧窝撕裂，提高了材料的服役寿命，其机制为变形不均匀的蠕变断裂，具有典型的塑性变形特征。

　　镧钼合金丝的制备

　　以二氧化钼粉为原料，掺入一定量的硝酸镧水溶液(氧化镧重量比含量在0.2%~0.8%)，进行混粉、干燥。将掺杂后的氧化钼粉进行还原、压型、烧结，再经旋锻、拉丝制成Φ0.18 mm的钼丝。

　　高温钼板也被称为钼铜合金板或MO-LA板和ML板，通过在纯钼中掺杂入适量氧化锏,使材料的再结晶温度得到显著提高,抗蠕变性能大幅加强，从而延长了产品的适用范围和使用寿命。我公司制作高温钼板的钼粉原料纯度大于99.95%，可以根据客户要求提供各种尺寸各种形状的高温钼产品。高温钼板在生产中经过真空退火去除应力,具有优良的加工性能，产品被广泛运用在真空炉钼隔热屏、钼发热体、炉内支撑架、钼容器，镀膜行业制作钼舟、钼盒、阴，以及电子行业制作高温钼靶材和各种高温钼深加工制品。我公司生产的高温钼板质量符合美标ASTM-B386。与纯钼板相比，高温钼板/钼锏合金板具有更高的再结晶温度，更强的抗蠕变能力,的焊接性能，的高温强度以及更高的抗拉强度。

　　钼主要用于钢铁工业，其中的大部分是以工业氧化钼压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分熔炼成钼铁钼箔片后再用于炼钢。低合金钢中的钼含量不大于1%,但这方面的消费却占钼总消费量的50%左右。不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼，能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18%的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。二硫化钼是一种重要的润滑剂，用于航天和机械工业部门。除此之外，二硫化钼因其的抗硫性质，可以在一定条件下催化一氧化碳加氢制取醇类物质，是很有前景的C1化学催化剂。钼是植物所的微量元素之一，在农业上用作微量元素化肥。 纯钼丝用于高温电炉和电火花加工还有线切割加工；钼片用来制造无线电器材和X射线器材；钼耐高温钼坩埚烧蚀，主要用于火炮内膛、火箭喷口、电灯泡钨丝支架的制造。合金钢中加钼可以提高弹性限、抗腐蚀性能以及保持永久磁性等，钼是植物生长和发育中所需七种微量营养元素中的一种，没有它，植物就无法生存。动物和鱼类与植物一样，同样需要钼。 钼在其它合金领域及化工领域的应用也不断扩大。例如，二硫化钼润滑剂广泛用于各类机械的润滑，钼金属逐步应用于核电、新能源等领域。由于钼的重要性，各国政府视其为战略性金属，钼在二十世纪初被大量应用于制造装备，现代高、精、尖装备对材料的要求更高，如钼和钨、铬、钒的合金用于制造军舰、火箭、卫星的合金构件和零部件。 钼在薄膜太阳能及其他镀膜行业中，作为不同膜面的衬底也被广泛的应用。

　　钼矿是一种高熔点金属矿石（2610 ℃）和耐高温性、耐腐蚀性、良好的导热性和导电性、高强度和硬度（莫氏硬度5.5）和低热膨胀系数。由于钼的这些性质，它被广泛应用于航空航天领域、电子器件、化工、广泛应用于石油钢铁等领域。然而，钼资源有限且分布不均，其开发利用需要考虑可持续性和资源管理问题。此外，钼矿石通常比较复杂，含有其他矿物和杂质，需要精炼和熔炼才能获得高纯度的金属钼。此外，钼矿床还可能含有其他矿物，如方铅矿（Galena）黄铜矿（chalcopyrite）黄铜矿（sphalerite）等。由于地质条件和矿床类型不同，具体的矿物成分也会有所不同。钼矿的矿物组成探索、它在开采和精炼过程中起着重要的指导作用，决定了钼矿石的特性和精炼工艺的选择。

　　钼矿常呈黑、铅灰或深灰，有金属光泽或半金属光泽。这种泽特征对矿石的初步鉴定和分类有参考价值，也有助于钼矿石与其他类似矿石的区分。，钼矿不透明，没有透明度。

　　钼矿的物理性质对其勘探、开采和利用的过程有着重要的影响。首先，钼矿的密度很高，通常为10.2 g/cm³。其次，钼矿石的硬度很高，一般在5-5.5之间。这就要求在钼矿破碎磨矿过程中采用相应的设备和工艺，以的破碎和细磨作业。

　　此外，钼矿的断口呈贝壳状或贝壳状。这是由于钼矿物的解理性质和晶体结构，在矿石鉴定和表征过程中具有重要价值。

　　钼矿的形态特征可能因矿床类型和产矿环境的不同而不同以下是钼矿常见的形态特征:

　　片状或鳞片状结构

　　辉钼矿是常见的钼矿之一，通常呈片状或鳞片状结构。这些片状结构可以在矿石中形成夹层或簇。辉钼矿的片状结构可呈现金属光泽，并具有一定的延展性和柔韧性。

　　黑或铅灰

　　钼矿通常呈黑或铅灰，因为其主要成分是硫化钼。辉钼矿、辉钼矿辉钼矿等钼矿物常呈此。其颜有助于进行初步的鉴别和区分。

　　钼矿的晶体形态可以根据其晶体结构来确定。以辉钼矿为例，其晶体结构为六方，形成六方片状晶体。其他钼矿物，如辉钼矿，具有不同的晶体结构和形态。

　　包裹体和胶结状

　　在某些矿床中，钼矿物可以以包裹体或胶结物的形式存在。这些包裹体由不同矿物或岩石包裹钼矿物组成，形成复合矿物结构。胶结型钼矿物是由于矿床中含有钼矿物的胶结物质的存在，导致胶体结构的形成。

　　矿脉状

　　在某些矿床中，钼矿物可以以脉状存在。矿脉是岩石裂缝或断层中形成的矿物填充物。钼矿矿脉可以是纵向的、横向或扭曲，其形状和分布对勘探和开发具有重要意义。

　　钼是一种稀有金属，纯金属钼和钼合金具有强度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优点，广泛应用于冶金、机械、化工、军工、航空航天等领域。我国铜钼矿资源，但普遍存在贫矿多富矿少、共生伴生严重、嵌布粒度细等问题，再加上辉钼矿和铜硫化矿可浮性相近，导致铜钼分离困难，从铜钼矿石中分离回收钼矿物一直是世界性难题。

　　中国黄金乌山铜钼矿项目开发的铜钼矿山，是我国第四大铜钼伴生矿床，属于特大型低品位斑岩型铜钼伴生金属矿，其铜矿物大部分为次生铜矿物，在浮选过程中，常规的抑铜浮钼技术，回收率和产品质量波动大。同时，国内外铜钼分离效果较好的浮选工艺，用水基本以清水为主，对于水资源贫乏的乌山，是一项难突破的资源“瓶颈”。

　　中国黄金针对乌山铜钼矿石铜钼分离，组织开展试验研究工作，取得重大技术突破。一是取消铜钼分离流程中常用的混合精矿再磨作业，减少过磨对分离作业的负面影响，提高了浓密机的工作效率，了铜钼分离运行的稳定性。二是通过增加铜钼分离精选次数、提高分离浮选浓度，使分离工艺由原来的“强压强选”变为“轻压轻选”，使用抑制剂XY751代替硫化钠，提高次生铜矿物与钼矿物的分离效率，实现了回水的循环利用，在钼精矿品位的同时，显著提高钼的作业回收率。三是在铜钼分离精选流程中采用浮选机取代原有的浮选柱，有效提高了操作稳定性和分离效果。在原矿铜品位为0.33%、钼品位为0.02%的条件下，取得了钼品位为47.10%、含铜0.93%、钼作业回收率为81.18%的钼精矿。

　　该成果获得中国黄金协会科学技术特等奖，并入选国土适用技术推广目录。中国黄金协会组织的鉴定专家组认为，该成果在相关技术领域达到领先水平。工程化应用以来，共产出钼金属8500多吨，累计新增产值近10亿元，累计新增利润达5亿元，经济效益显著，具有大的社会推广应用价值。

　　钼

　　钼是一种过渡金属元素，为人体及动植物的微量元素。元素符号Mo，钼单质为银灰难熔金属，硬而坚韧。在元素周期表中属ⅥB族，原子序数42，原子量95.94，面心立方晶体，常见化合价为+6、+5、+4。

　　在中世纪就使用辉钼矿(MoS2),因其外观很像石墨，被误认为是变态的石墨而用来制作铅笔芯。1778年瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)用硝酸分解辉钼矿,从中发现了一种新元素，以希腊文molybdos（似铅）命名。1782年瑞典化学家耶尔姆（P.J.Hjelm）首次制得金属钼。

　　资源

　　钼矿分布虽广，但只有少数矿床有开采价值。美国是钼矿的国家,产量占世界总产量的60%以上，其次是智利和加拿大。中国的钼矿产于东北、西北和中南等地区。具有工业价值的钼矿物为辉钼矿，其开采量占钼矿总开采量的90％。辉钼矿容易浮选，可由含钼0.06～0.3%的原矿选得含钼47～50%的精矿。钼的次生矿钼钨钙矿[Ca(Mo,W)O4]、铁钼华(Fe2O3·MoO3·H2O)、钼铅矿 (PbMoO4)和钼铜矿[2CuMoO4·Cu(OH)2]等也有一定开采价值。主要钼矿生产国（中国除外）的钼矿储量和产量（1979年，以钼计）如下:

　　性质和用途

　　常温下钼在空气中很稳定,高于600℃时很快地氧化生成三氧化钼(MoO3)。钼与氢不发生化学反应，但钼粉能吸收氢。在温度高于700℃时,水蒸气能将钼氧化成二氧化钼(MoO2)。钼与碳、碳氢化合物或一氧化碳在高于800℃下反应生成碳化钼(Mo2C)。钼能耐稀硫酸、氢氟酸、磷酸等酸腐蚀，但不耐硝酸、王水和氧化性熔盐的腐蚀。钼在常温下能耐碱，但在加热时则被碱腐蚀。

　　钼主要用于钢铁工业，其中的大部分是以工业氧化钼压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分熔炼成钼铁后再用于炼钢。低合金钢中的钼含量不大于1％,但这方面的消费却占钼总消费量的50％左右。不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼，能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18％的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。二硫化钼是一种重要的润滑剂，用于航天和机械工业部门。钼是植物所的微量元素之一，在农业上用作微量元素化肥。

　　冶炼

　　钼生产的主要原料为辉钼精矿。提取过程包括氧化焙烧，三氧化钼、钼粉和致密钼的制取等主要步骤，工艺流程见图。

　　废钼回收的质量标准与检测技术

　　回收钼的品质直接影响其应用价值。国际通用标准（如ASTM B387）规定钼粉纯度需达99.95%以上，关键杂质（如碳、氧）含量需低于0.01%。检测手段包括X射线荧光光谱（XRF）分析成分、激光粒度仪测定粉末细度。对于合金废料，还需通过金相显微镜观察组织结构。严格的质检是保障下游客户（如半导体厂商）信任的关键，部分高端应用甚至要求提供从废料到成品的全程溯源报告。