鉬的熔點(diǎn)為 2620℃，高溫強(qiáng)度、硬度和剛性大，在各種介質(zhì)中的抗熱震性能、抗腐蝕性能、導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能良好。鉬合金具有某些特殊的工藝性能，在航天航空、能源電力、微電子、機(jī)械加工、醫(yī)療器械、照明、玻璃纖維、國(guó)防建設(shè)這些領(lǐng)域得到了很廣的應(yīng)用。

一、鉬合金的研發(fā)現(xiàn)狀

1、 固溶強(qiáng)化鉬合金

固溶強(qiáng)化鉬合金提高了純鉬的性能，其一般需要通過(guò)添加合金元素，其中包括添加微量固溶元素和大量固溶元素的兩種鉬合金。添加微量固溶元素的鉬合金主要有鉬中添加微量鈷（Co）元素，鈷均勻分布在鉬的晶格內(nèi)，可以起到固溶強(qiáng)化的作，提高了純鉬的塑性 。鉬鎢系合金是添加大量固溶元素的強(qiáng)化型合金典型代表性材料，其目的是通過(guò)大量鎢元素的添加與鉬形成合金固溶體來(lái)提高鎢鉬系合金的耐熱強(qiáng)度和硬度。鉬與鎢可無(wú)限固溶，當(dāng)在鉬中添加超過(guò) 20%的鎢時(shí)大大提高了合金的耐熱強(qiáng)度。 研究發(fā)現(xiàn)，鉬鎢合金(Mo-(5～30)W)還具有優(yōu)良的耐液態(tài)鋅腐蝕的能力。

2、摻雜鉬合金

ASK 摻雜鉬合金是在還原氧化鉬之前加入鋁（Al）、鉀（K）及硅（Si）的混合物，鋁、鉀和硅元素都混合在鉬粉顆粒中，鋁會(huì)在燒結(jié)時(shí)揮發(fā)排除，最終在燒結(jié)棒中將殘留硅、鉀和硅鉀化合物 。由于它們?cè)阢f中是不溶的，所以最終被封入“鉀泡”中，而且直徑很小，并能形成再結(jié)晶鉬晶粒，其結(jié)構(gòu)為燕尾狀連鎖的長(zhǎng)晶搭接結(jié)構(gòu)，這樣的晶粒結(jié)構(gòu)使 ASK 摻雜鉬合金在高溫下具有更高的強(qiáng)度、韌性和優(yōu)良的蠕變性能。“鉀泡”理論認(rèn)為 ASK 摻雜鉬合金經(jīng)過(guò)大變形加工后，鉀泡阻礙了晶界移動(dòng)和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高了鉬合金的力學(xué)性能。

3、 氧化物/碳化物摻雜鉬合金

碳化物摻雜鉬合金是添加鈦（Ti）、鋯（Zr）、鉿（Hf）等活性元素反應(yīng)生成難熔碳化物（TiC，ZrC，HfC）的鉬合金。其中應(yīng)用最廣泛的碳化物摻雜鉬合金是添加 TiC 和 ZrC 所制備的 TZM 合金，該鉬合金具有較純鉬及 ASK 摻雜鉬合金更高的強(qiáng)度和韌性 。

碳化物的彌散強(qiáng)化作用在 1400~1500℃以上使用時(shí)由于碳化物不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致鉬合金的力學(xué)性能降低，而在此溫度條件下高熔點(diǎn)的氧化物摻雜鉬合金則表現(xiàn)出優(yōu)越的性能 。但由于稀土氧化物摻雜鉬合金的強(qiáng)度和韌性較純鉬和其他鉬合金都有明顯的提高，從而被受到廣泛研究。稀土氧化物摻雜鉬合金，又稱氧化物彌散強(qiáng)化鉬合金，是添加 La2O3 、Nd2O 3 、CeO2 、Y2O3 等稀土氧化物的鉬合金。這些稀土氧化物的加入不僅提高了鉬合金的再結(jié)晶溫度,同時(shí)提高了鉬合金的高溫抗蠕變性能。鉬中添加稀土氧化物與鉬中添加硅、鋁和鉀不同的是：鉬中添加稀土氧化物是稀土氧化物粒子再結(jié)晶時(shí)沿軸向排列來(lái)影響金相組織；而鉬中添加硅、鋁和鉀是以鉀泡存在的方式來(lái)使金相組織呈燕尾狀搭接結(jié)構(gòu)  。

二、鉬合金的應(yīng)用

鉬是鋼鐵工業(yè)不可缺少的極為重要的添加劑。鉬的化工產(chǎn)品是石油工業(yè)、金屬防腐、顏料化工不可缺少的原料。這些特點(diǎn)促使鉬和鉬合金在各個(gè)工業(yè)部門(mén)都有很廣闊的應(yīng)用。圖1所示為 2016 年鉬的消費(fèi)領(lǐng)域及所占比例。金屬鉬和鉬合金在當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用，其中主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：

圖1 2016 年鉬的消費(fèi)領(lǐng)域所占比例

1、 鋼鐵工業(yè)

鋼中添加鉬可起到細(xì)化晶粒的作用，使鋼獲得均勻的微晶結(jié)構(gòu)，降低共晶分解溫度，擴(kuò)大熱處理和淬火溫度范圍，增加鋼的淬火硬化深度。最終使得鋼的硬度和韌性、抗蠕變性能和耐腐蝕性能都得到改善 。含 0.3%的鉬鋼比含 1%的鎢鋼的高溫性能更好。鑄鐵中添加鉬使得其組織均勻，同時(shí)改善它的高溫性能、耐磨性能和耐酸性能 。耐熱合金和耐腐蝕合金中都包含有少量的鉬，耐腐蝕性能隨著鉬含量提高而變好。

2、金屬壓力加工行業(yè)

鉬合金不僅高溫下的強(qiáng)度和硬度比較高，而且熱物理性能好，決定了它用于制作鋼或合金熱加工的工具材料。添加鉬的模具可用于擠壓型鋼和其它合金型材。鉬壓鑄模和鉬芯棒是壓鑄鋁、銅、鋅的優(yōu)良元件。TZM 合金芯棒可以避免熱裂和鑄件粘結(jié)有關(guān)的質(zhì)量問(wèn)題。在精煉鋅的設(shè)備上采用 Mo-30W 合金制造壓鑄機(jī)的泵、活門(mén)和攪拌器熱電偶管套的零件，具有非常好的穩(wěn)定性。同時(shí)，鉬絲是電火花線切割的電極絲 ，其放電性能穩(wěn)定可用于切割各種金屬材料 。

3、電光源、電真空行業(yè)

鉬的熔點(diǎn)為 2620℃，其在高溫下還具有較高的強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性，因此廣泛的應(yīng)用在電光源和電真空行業(yè)。如用作電燈泡中鎢絲支撐材料，封裝在石英玻璃的導(dǎo)電桿，真空電子管的柵極和二級(jí)整流管陰極材料等。這是由于鉬的硬度高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，在電弧作用下的抗燒蝕能力強(qiáng)。此外，鉬和水銀浸潤(rùn)性能好，又不和水銀發(fā)生反應(yīng)，因此確保用作水銀開(kāi)關(guān)的電極材料。由于鉬和硅的熱膨脹系數(shù)相近，因此多用于硅整流器的托盤(pán)。鉬箔也常用作硫化鎘的載體材料在太陽(yáng)能電池中，與玻璃載體相比，改善了它的塑形和撓性 。鉬錸合金是真空或其它儀表的遠(yuǎn)景材料。鉬錸合金的多次斷路穩(wěn)定性比鎢發(fā)熱體高得多。高純鉬（純度達(dá) 99.99%以上）用于芯片制造的布線材料，Mo-Cu 合金用于封裝材料上。

4、表面工程行業(yè)

鉬濺射靶材主要用于平面顯示、半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、機(jī)械、汽車(chē)、玻璃、裝飾、醫(yī)療等行業(yè)，它的使用會(huì)使液晶顯示器（LCD）更加清晰。鉬具有良好的導(dǎo)電性與高溫制程穩(wěn)定性，與薄膜太陽(yáng)能電池（CIGS）形成良好的歐姆接觸，此外，鉬作為玻璃與 CIGS 的接口，與鄰近材料相似的熱膨脹系數(shù)，可以避免高溫制程下微結(jié)構(gòu)的匹配問(wèn)題，大幅減少制程中熱應(yīng)力造成的缺陷。在生產(chǎn)過(guò)程中，一般采用直流濺鍍的方式在基體上沉積一層鉬薄膜當(dāng)作鉬電極。鉬在 CIGS電池組中的應(yīng)用如圖 1-2 所示。同樣靶材生產(chǎn)中用到 Mo-Na，Mo-Nb，Mo-W 等。

圖2 CIGS 電池簡(jiǎn)圖

5、高溫爐行業(yè)

鉬在高溫爐行業(yè)得到廣泛應(yīng)用是由于其在高溫下的蒸汽壓較低。通常用作高溫爐、真空爐和氣氛爐的發(fā)熱體，支撐架的結(jié)構(gòu)件、隔熱屏、底盤(pán)、導(dǎo)軌和高溫器皿。這是由于它兩個(gè)特殊的優(yōu)良性能決定的：第一是二硅化鉬發(fā)熱元件是高溫下工作的一種電阻元件，它的高溫抗氧化性非常好，這是由于它在空氣中加熱時(shí)其表面會(huì)與氧氣反應(yīng)，而生成的二氧化硅保護(hù)膜可以避免發(fā)熱元件再被氧化；第二個(gè)是二硅化鉬發(fā)熱元件的電阻率隨著溫度的升高而迅速增加，使得發(fā)熱元件在低溫時(shí)功率較大確保升溫速率大，而高溫時(shí)功率反而變小，確保了材料不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱的危險(xiǎn)。二硅化鉬電爐具有低能耗、快速升溫、穩(wěn)定的產(chǎn)品、清潔的環(huán)境和低維護(hù)費(fèi)用特點(diǎn) 。

6、玻璃工業(yè)

在玻璃工業(yè)中常用鉬取代鉑。由于在熔融的玻璃中鉬的抗腐蝕性能特別好，因此，鉬被用作玻璃纖維、鈉鈣玻璃和高硼玻璃的常用電極。此外，最新的研究表明，由于鉬具有較高的高溫強(qiáng)度、易加工性能和玻璃成分的兼容性，因此常用作玻璃熔體的攪拌器、隔熱屏和熔融電極。

同時(shí)，少量鉬的融入并不會(huì)影響玻璃的變色性能。由于金屬鉬中可以做到碳的含量非常低，因此可以有效防止碳與玻璃熔體反應(yīng)生成二氧化碳?xì)馀荨Ｑ芯勘砻鳎f的光致變色特性可以用于變色玻璃的生產(chǎn)。