钽金属的应用
在制取无机酸的设备中,钽可用来代替不锈钢,寿命比不锈钢长十几倍; 在化工、电子、电气及原子能行业中,可以取代由贵金属铂,大大降低成本; 作为炼制超强度钢、耐蚀钢和耐热合金钢的重要元素,可作为火箭、宇宙飞船、喷气飞机等空间技术所需的特殊材料; 钽和7.5%的钨制成的无磁性合金,在红热条件下可保持弹性,广泛用于电器工业、电子管工业; 钽条还专用于整流器中; 用于制造外科刀具、人造纤维的拉线模等,是铂的代用品; 碳化钽具有极强的硬度和极高的熔点,在高温条件下与金刚石不相上下,用其做成的切刀,可高速切削许多坚硬的合金;用它制成的钻头,可代替最坚硬的合金或金刚石钻头; 生物相溶性好,用来修补、封闭人体破碎的头盖骨和四肢骨折的裂缝及缺损; 钽的细丝作为手术缝合线,可代替肌腱和神经纤维;钽板可作人造钽耳。
2023年钽材的产品形式和相应市场份额
产品形式和应用领域 | 市场份额 |
电容器级高比容钽粉,主要用于移动电话、手提电脑、通讯机站、汽车电子元件、数码相机 | 49% |
化工设备用耐蚀钽制品 | 14% |
超合金用高熔点低热胀钽材 | 9% |
切削工具用TaC材 | 13% |
其他 | 15% |
-电子工业用钽60%~65%的钽用于钽电容器;微处理器和数字信号处理器的连接材料。
-高温合金用钽航空发动机叶片、密封件和喷嘴。
-武器系统用钽破甲弹、爆炸成形弹药型罩。
-包覆材料用钽高能加速器中钨固体靶的包覆材料。
不同制备方式下钽锭坯的杂质含量
序号 | 生产工艺 | 杂质元素含量(×10-6) | ||||||
Si | Fe | Mo | Ni | Cr | Al | Nb | ||
#1 | 电子束熔炼 | 20 | 19 | 10 | 3 | 5 | - | 5 |
#2 | 粉末冶金 | 36 | 360 | 21 | 10 | 12 | 78 | 36 |
纯钽90%冷变形后经不同退火工艺后的硬度值
序号 | 不同退火工艺 | ||||||
冷变形态 | 800℃ /60min | 800℃ /60min | 900℃ /60min | 1000℃ /60min | 1100℃ /60min | 1200℃ /60min | |
#1 | 201 | 175 | 125 | 83.5 | 79.2 | ||
#2 | 272 | 271 | 257 | 243 | 224 | 195 | 130 |
#1深冲压钽壳的宏观形貌
(a)90%变形量后850℃,60 min退火
(b)90%变形量后900℃,10 min退火
(c)1150℃,60 min退火
钽片深冲压制品表面质量差的主要原因是晶粒粗大。
用于破甲弹药型罩的钽板不同角度的力学性能
角度方向/( °) | 力学性能 | |
δ% | σb /MPa | |
0 | 33 | 350 |
15 | 31 | 300 |
30 | 30 | 312 |
45 | 41 | 295 |
60 | 38 | 300 |
75 | 33 | 370 |
90 | 31 | 380 |
在钽板的轧制过程中,无论采取什么样的交叉轧制都不可避免使材料内部产生很强的织构。这些织构的形成使钽板在不同发向上的强度和延伸率都产生很大的变化。在45°方向上,钽板的抗拉强度最弱而延伸率达到最大值。
锻造钽的性能
初始挤压的钽(as-extruded)与二次再锻压并经1523K,2h真空退火的钽(forged+annealed)
在296K温度和不同应变率下的真实应力应变曲线。钽在二次锻压后流动应力明显提高,提高约200MPa。
下图是初始挤压的钽棒在不同取向的流动应力曲线
纯钽材在圆饼中心处呈现各向异性,且随远离圆饼中心而变弱。
下图是钽在不同应变率和温度下的流动应力
(a)钽金属的流动应力依赖应变率和温度;(b)当低于某个温度值时,流动应力随温度降低而急剧增加,反映了塑性流动的热激活位错滑移机制;
(c)在某个高温区域,流动应力对温度不敏感,且流动应力随温度增加而出现峰值。随应变率增加,这个高温区域移向更高温度区,
甚至消失,这个现象被称为动态应变时效。
钽棒理化性能ASTM B365(Physical and chemical properties)
钽片理化性能ASTM B708,ASTM7849,ASTM F560 (Physical and chemical properties)
钽管的理化性能ASTM B708,ASTM7849,ASTM F560 (Physical and chemical properties)
钽丝理化性能ASTM B365(Physical and chemical properties)