钼钨合金是一种由钼(Mo)和钨(W)两种高熔点金属组成的复合材料,通常以固溶体形式存在。这种特殊合金继承了两种金属的优异特性,特别是钼的延展性和钨的极端耐高温性能(熔点3410℃),使其成为高温环境应用的理想选择。根据具体用途,钼含量通常在30-50%之间调整,而钨含量则对应在50-70%范围内变化。
在物理性能方面,钼钨合金展现出引人注目的特性组合。其密度可达到16-18g/cm³,明显高于大多数工程金属,同时维氏硬度保持在300-400HV范围内。需要重点关注的是热膨胀系数(5.5-6.5×10⁻⁶/℃),特别是与纯钨相比更为适中,这使得它在高温工况下具有更好的尺寸稳定性。典型的抗拉强度能达到600-800MPa,在1000℃高温环境下仍可保持200-300MPa的强度值。
这种合金的制造工艺主要包括粉末冶金和电弧熔炼两种主流方法。粉末冶金路线通过将钼粉和钨粉按比例混合(粒度通常控制在5-15μm),经过等静压成型后,在2000-2200℃高温下烧结而成。电弧熔炼法则能获得更致密的组织,但成本相对较高。为了进一步提升性能,常采用热机械处理工艺,如热轧(加工温度1200-1500℃)或热挤压。
钼钨合金的主要应用集中在需要极端耐热性的领域。在航空航天工业中,它被用于制造火箭发动机喷管(工作温度可达2800℃)和再入飞行器的热防护部件。半导体行业则利用其低热膨胀特性制作晶圆托盘和扩散炉配件。值得注意的是,在医疗放射治疗领域,含钨70%的合金因其优异的X射线屏蔽性能(衰减系数比铅高30%),已成为新一代放疗设备准直器的首选材料。
随着现代工业对高性能材料的持续需求,钼钨合金正在向更专业化的方向发展。通过添加微量稀土元素(如La₂O₃含量0.3-0.8%)可以显著提高再结晶温度(提升约200℃)。纳米结构合金的开发使其室温韧性提升了40%以上。在表面处理方面,新型硅化物涂层(厚度50-100μm)可将抗氧化温度提高到1800℃以上,大大扩展了其在氧化环境下的应用范围。