耐高温合金

世界上最耐高温的金属，3000度高温也不能熔化，钨丝如何制造的

在影视作品中黄金类的题材尤其受人们喜爱，往往会围绕着一批巨大的黄金进行争夺，各路人马纷纷登场，上演了一段段尔虞我诈，爱恨交织的传奇故事。

在现实生活中也出现过这样的黄金劫案，只不过使用的方法技术含量更高，可不像影视作品中那样打打杀杀。

据报道，有人用黄金做质押分别从各个银行贷款190亿，最后发现这些质押的黄金是假黄金，表面是一层黄金而内部是掺了钨，因为钨的密度与黄金几乎相等（钨密度19.35g/cm3 黄金密度19.32g/cm3），所以一般的黄金检测方法如吊水法，X射线根本测不出来，这些人也就能屡屡得逞。

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说到钨大家也许会陌生，但说到钨丝应该都会知道吧，钨丝主要应用于白炽灯，卤钨灯等电光源中。

钨丝是由金属钨制成的，钨是一种有色金属，拿在手里有一种沉重的感觉，钨的密度为每立方厘米20克，与黄金非常接近，这也就是有人用钨来伪造黄金的原因。

钨还是一种相当脆的金属，只有当它纯度很高时才会具有可塑性，还有很大的抗拉强度，不过这些都不是这种金属的主要特性，要熔化一块钨就需要极高的温度，钨的熔点在3420摄氏度，这也就是为什么用这种金属制作白炽灯钨丝的原因。

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然而如果你在空气中让非常细的钨丝通过电流，它也会由于过热导致断裂，从而停止光的产生，这是由于钨在高温下氧化，在其表面上产生三氧化钨，而氧化钨的熔点仅有不倒1500摄氏度。

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高温煅烧的钨会在表面生成美丽的彩色痕迹，这是由于它表面生成的氧化膜的厚度不同所造成的，在灯泡中，我们看到的不时这种美丽的氧化膜，这是因为灯泡中的氧气已经被抽走了，并往灯泡里面充入了氮气和氩气的混合物，在不被氧化的情况下，钨丝可以很长时间发光。

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有一个有趣的事情是，当你近距离观察钨丝时，你可以发现为什么现在的白炽灯的使用寿命并没有以前的老旧灯泡使用时间长的原因，在老旧灯泡里，钨丝的结构是简单的螺旋，而现在的Bi螺旋结构钨丝更细，这就会使更多的部分厚度不均匀，以至于大大降低了灯泡的使用寿命。

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自古以来，人类便用各种物质进行燃烧产生光源照明，像石油，天然气，煤气等，但这些照明光源的效率都非常低。

最开始的电灯泡用碳丝，使用寿命也比较短。

直到20世纪初，钨丝的出现大大提高了发光效率。

1910年第一颗钨丝灯泡问世。

1917年发明了高温下不变形的钨丝。

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灯泡工业中对钨丝的要求非常高，要耐高温，具有优异的高温抗下垂性能，塑性好，具有良好的导电性能。

现在市场上使用的钨丝有三类，纯钨丝，掺杂钨丝和各种合金钨丝。

纯钨丝根据其性能可分为糊剂挤压钨丝，胶体化钨丝，延性钨丝等，只有延性钨丝的性能较好，使用比较多，其它钨丝由于易脆的性能，使用较少。

掺杂钨丝是为了改变纯钨丝在高温下抗垂性能差，发光效率低，而研发的钨丝，主要是在三氧化钨中掺杂硅，铝和钾，主要用于灯泡和电子管的热丝。

合金钨丝主要有钨铼合金丝，钍钨铼合金丝，钨钼合金丝等，根据各个合金钨丝材料的性能不同，使用的地方也不同。

钨丝的原材料是仲钨酸铵，是一种白色的晶体，稍熔于水，在近700度的焙烧炉中40分钟，产出蓝色晶体氧化钨，颗粒在12~19微米。

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用于生产钨粉的原材料，掺杂蓝色氧化钨是针对钨丝的特孰要求，而掺加铝，钾等元素，以增加钨丝的性能，如抗下垂，增加韧性等。

蓝色氧化钨经过氢气还原炉还原成钨粉，这种钨粉平均颗粒度在2~5微米，将钨粉放于模具中，用等静压机压制坯条，将压制好的钨坯条放入炉中烧结，烧结后钨条密度一般为17.7g/cm3。

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钨条经过旋锻，变成用于拉丝的圆棒形钨条，密度在19g/cm3以上，锻压钨条经过拉丝后变成钨丝。

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拉丝过程中会加入润滑剂石墨，钨丝的规格直径在20微米~1毫米，钨丝用卷盘包装。

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钨丝除少量用作高温炉的发热材料，电子管的热子和复合材料的加强筋等外，绝大部分用于制作各种白炽灯和卤钨灯的灯丝，以及气体放电灯的电极。

现在又有人将钨丝灯做成了艺术品，既能照明又增加了艺术气息，将钨丝做成各种复杂的形状，通电后灯泡内的钨丝发热，灯泡内的物品犹如焕发了生机。

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随着现在科学技术的进步，钨丝灯泡已很少使用，但在那段时间内为人类做出了很大的贡献，以至于在很多场合使用钨丝灯，增加独特的复古气质。

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耐高温钢的天花板 GH5188钴基合金介绍

一、概述

GH5188钴基合金是一种具有优异高温性能的高钴合金，它在高温下具有良好的强度和抗蠕变性，以及优良的抗氧化性和耐腐蚀性。这种合金被广泛应用于航空航天、能源、化工新能源汽车等领域的高温环境。

二、成分与组织

GH5188钴基变形高温合金

材料牌号：GH5188/GH188、GH188 (GH5188)

相近牌号：Haynes Alloy No.188/HA188

美国牌号：UNSR30188

法国牌号：KCN22W

化学成分：碳0.05/0.15% 铬20.0/24.0% 镍20.0/24.0% 钨13.0/16.0% 铁3.0% 硅0.20/0.50% 硫0.015 铝0.0010% 余量{钴}

GH5188钴基合金的主要成分包括钴、铬、钨、铁等元素，其中钴含量较高，一般在30%以上。合金的显微组织由γ相和γ'相组成，其中γ'相是一种富铬的硬质相，具有良好的高温强度和稳定性。此外，合金中还含有一定量的碳化物，这些碳化物在合金中起到强化作用。

三、GH5188钴基变形高温合金性能

1.高温性能：GH5188/GH188钴基高温合金具有出色的高温稳定性和高温强度，能够在高温环境下长时间使用，最高使用温度可达到1100℃。

2.耐腐蚀性能：GH5188/GH188钴基高温合金具有出色的耐腐蚀性能，在酸性、碱性和氧化介质中均能表现出良好的耐腐蚀性能，因此广泛应用于化工、石化、航空等领域。

3.机械性能：GH5188/GH188钴基高温合金具有良好的机械性能，包括高强度、高韧性和高硬度等，可以用于制造高强度的机械零件和工具。

4.焊接性能：GH5188/GH188钴基高温合金具有良好的焊接性能，能够通过各种焊接方法进行连接，包括手工电弧焊、气体保护焊、等离子弧焊等。

四、GH5188钴基变形高温应用

1.在航空领域，GH5188钴基高温合金被广泛应用于制造飞机发动机和燃气轮机的关键部件，如燃烧室、涡轮盘等。由于其出色的高温性能和耐腐蚀性，能够保证发动机在极端环境下稳定运行，提高飞机的安全性和可靠性。

2.在能源领域，GH5188钴基高温合金被应用于制造高效能热交换器、燃烧室、炉管等设备。在石油化工、核能等领域，GH5188合金的高温强度和耐腐蚀性能使其成为关键设备的理想材料。

五、gh5188钴基高温合金生产工艺

gh5188钴基高温合金的制备过程一般包括熔炼、变形和热处理等步骤。首先，将钴和相应的合金元素按一定比例加入熔炉中，并在高温下熔化混合均匀。然后将熔化合金浇注成坯料或通过连续铸造得到连续铸造坯。接下来，通过热变形工艺（如热挤压、热轧等）对连续铸造坯进行加工，使其获得所需的形状和尺寸。最后，通过热处理（如固溶、时效等）来调整钴基高温合金的组织和性能。

六、发展前景

随着航空航天、能源、化工等领域技术的不断发展，对高温材料的需求越来越大。GH5188钴基合金作为一种优异的高温材料，其应用前景十分广阔。未来，随着对该合金成分、组织、性能等方面的深入研究，有望进一步提高其高温性能和可靠性，以满足更加苛刻的高温环境使用要求。同时，随着环保意识的不断提高，对材料的环境友好性也提出了更高的要求。因此，开发具有环保性能的GH5188钴基合金也将成为未来的一个重要研究方向。

近日，鞍钢集团成功攻克钴基高温合金薄板坯工业生产系列技术瓶颈，在国内率先开发出厚度为0.5mm、宽度为700-1200mm的GH5188钴基高温合金薄板，并实现批量稳定生产，可替代进口

新型难熔高熵合金既耐高温又具强度

如何让超高温合金既可耐高温又有高强度？近日，中国矿业大学在超高温金属结构材料领域取得新进展。该校机电工程学院博士后万义兴与教授程延海研发出一种具有超高温工程应用潜力的氮化物增强铌钼钽钨铪氮难熔高熵合金。相关成果日前发表在中国工程院院刊《工程（英文）》上。

地面重型燃气轮机、舰载燃气轮机以及航空发动机等的制造迫切需要自主可控、高温强度优异的合金材料。随着这些设备热端部件的服役温度逐步提升，传统的耐高温合金难以适应如此高的服役温度，面向超高温服役环境的金属结构材料亟待开发。

万义兴介绍，超高温金属结构材料是指在1650℃以上温度环境下，具有高于150兆帕强度的金属材料，需要同时满足温度与强度的Bi重指标。难熔高熵合金具有高熔点、耐高温、高强度等优势，主要由铌、钼、钽、钨、铪、铼、钒、锆、钛等高熔点金属元素，以及氮、碳、硅等非金属元素组成，极具超高温应用潜力，近年来受到科学界的广泛关注。

程延海团队与国内相关单位合作，通过调控原位生成多组元氮化物，并将生成的多组元氮化物作为强化相，引入铌钼钽钨铪难熔高熵合金基体中，设计了一种具有潜在超高温工程应用前景的铌钼钽钨铪氮难熔高熵合金。这种合金在1000℃至1800℃范围内具有极高的强度，在1800℃下强度可达到288兆帕，实现了耐高温与高强度兼得。

研究团队发现，铌钼钽钨铪氮难熔高熵合金无论是在测试温度还是在高温强度方面均远超大多数合金。这种优异的性能使其在超高温下具有广泛的工程应用潜力，可用于航空发动机工程和地面燃气轮机工程等。

万义兴告诉记者，他们研究设计的这种难熔高熵合金，每种元素的含量大体相当，是具有简单晶体结构的金属材料。目前，团队不仅制备了10公斤级铌钼钽钨铪氮难熔高熵合金铸锭，还得到大批量合金粉体，通过激光增材制造技术，可以直接打印大尺寸铌钼钽钨铪氮难熔高熵合金结构件。

程延海说，当前航空发动机、地面重型燃气轮机大多使用了铸造高温合金叶片，都是通过TBC热障涂层和气膜孔配合来实现涡轮叶片的隔热和空气冷却。他们研发的合金材料适用于超过1650℃的高温环境，或将有助于航空发动机或重型燃气轮机涡轮叶片的制造。

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(责编：邢郑、吴昊)

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