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第一篇 稀有金属及其合金1

第一章 钛及钛合金1

第一节 概述1

目录1

第二节 合金元素在钛及钛合金中的作用4

一、钛及钛合金中的合金元素及杂质元素4

二、α稳定元素在钛及钛合金中的作用4

三、β稳定元素在钛及钛合金中的作用8

四、中性元素在钛及钛合金中的作用19

五、间隙元素在钛及钛合金中的作用22

一、钛及钛合金热处理时的组织变化28

第三节 钛及钛合金的热处理28

二、钛及钛合金的热处理基本工艺35

三、钛及钛合金的热处理设备及注意事项44

第四节 钛及钛合金性能49

一、工业纯钛49

二、TA454

三、TA554

四、TA656

五、TA758

六、TA861

七、TB163

八、TB265

九、TC168

十、TC269

十一、TC372

十二、TC474

十三、TC579

十四、TC680

十五、TC782

十六、TC883

十七、TC985

十八、TC1087

第五节 钛及钛合金的焊接90

一、钛及钛合金的焊接性能90

二、焊接方法及设备91

三、钨极惰性气体保护焊工艺91

第二章 锆、铪及其合金97

第一节 概述97

一、锆、铪的基本性质和特点97

二、锆、铪的发展概况98

三、锆、铪的应用98

第二节 元素在锆中的作用99

一、锆合金系平衡相图99

二、元素在锆中的作用111

一、锆及其合金的热处理113

第三节 锆及其合金的热处理113

二、锆及其合金的金相组织119

第四节 锆及其合金的腐蚀和辐照121

一、锆及其合金与气体的反应121

二、锆及其合金在水和蒸汽中的腐蚀127

三、锆及其合金在液态金属中的腐蚀135

四、锆在酸、碱和其他介质中的腐蚀136

五、锆及其合金的氢化物136

六、锆及其合金的辐照性能142

一、纯锆151

第五节 锆及其合金的性能151

二、锆－锡系合金155

三、锆－铌系合金158

第六节 铪161

一、概述161

二、铪合金系162

三、铪的物理性能163

四、铪的机械性能164

五、铪的腐蚀性能165

六、铪的辐照性能167

第一节 概述168

第三章 钨、钼及其合金168

一、钼的性能169

第二节 钼及其合金169

二、钼的合金化原理172

三、钼合金相图176

四、钼及其合金的热处理183

五、钼及其合金的成分和性能186

第三节 钨及其合金193

一、钨的性能193

二、钨的合金化原理198

三、钨合金相图203

五、钨及其合金的成分和性能210

四、钨及其合金的热处理210

第四章 铌、钽及其合金218

第一节 概述218

第二节 元素在铌、钽中的作用220

一、间隙元素在铌、钽中的作用220

二、稀土元素在铌、钽中的作用229

三、卤族元素在铌、钽中的作用231

四、二元相图232

第三节 铌、钽及其合金的热处理251

一、铌及其合金的热处理251

二、铌基合金中强化相（Mc）的演变253

三、钽及其合金的热处理255

第四节 铌、钽合金的成分和性能257

一、强化机理259

二、抗拉性能262

三、物理性能267

四、抗氧化性能269

五、几种铌、钽合金的工程性能270

第二篇 稀有金属材料加工287

第一章 粉末冶金锭坯制备287

第一节 概述287

第二节 加工用粉末冶金锭坯288

第三节 粉末的制取291

一、锭坯对粉末的一般要求291

二、还原法制粉291

三、制粉的主要设备304

第四节 粉末性能及其检验方法307

一、粉末的物理性能及其检验方法307

二、粉末的工艺性能309

第五节 粉末成型310

一、成型过程中的一般规律310

二、成型方法及工艺311

三、影响型坯质量的主要因素314

四、钢模冷压成型时压坯易出现的缺陷316

五、成型设备317

第六节 烧结318

一、预烧结318

二、烧结320

第二章 铸锭生产334

第一节 概述334

一、稀有金属铸锭生产的特点及方法334

二、稀有金属真空熔炼的热力学338

三、稀有金属真空熔炼的动力学342

一、铸锭品种347

第二节 主要产品及其生产工艺流程347

二、生产工艺流程348

第三节 原料准备354

一、原料选择354

二、原料处理363

第四节 　　电极（料棒）的制备364

一、配料364

二、电极（料棒）的制备368

第五节 　　真空自耗电弧熔炼376

一、真空电弧熔炼原理376

二、真空自耗电弧熔炼炉381

三、基本工艺及参数391

四、熔炼工艺参数实例398

五、自耗熔炼铸锭质量403

第六节 电子束熔炼407

一、电子束熔炼原理407

二、电子束熔炼炉411

三、基本工艺及参数419

四、熔炼工艺参数实例423

五、电子束熔炼铸锭质量423

第七节 铸锭处理及检验424

一、铸锭处理424

二、铸锭检验425

第八节 铸锭生产中的安全问题426

一、真空自耗电弧熔炼的安全问题426

二、钛、锆、铪铸锭生产中的安全与防火427

第九节 残料的回收和利用427

一、概述427

二、钛材残料的回收428

三、锆及锆合金残料回收433

四、铪残料回收441

五、钼残料回收442

六、钽、铌材残料回收444

一、镦粗447

第一节 自由锻造的基本方法447

第三章 自由锻造447

二、拔长450

三、冲孔与扩孔454

四、切割455

第二节 锻制产品456

一、钛及钛合金的锻制产品456

四、锆、铪及其合金的锻制产品461

第三节 锻造设备与工具461

一、设备的选择461

三、钽、铌及其合金的锻制产品461

二、钨、钼及其合金的锻制产品461

二、锻造的主要工具467

第四节 锻造工艺470

一、钛及钛合金锻造工艺470

二、钨、钼及其合金的锻造484

三、钽、铌及其合金的锻造487

四、锆、铪及其合金的锻造488

第五节 锻件的检查和主要缺陷及488

消除方法488

一、锻件的检查488

二、锻件的主要缺陷及消除方法489

第一节 丝、棒材产品490

一、钨及钨合金丝、棒材产品490

第四章 丝、棒材生产490

二、钼及钼合金丝、棒材产品493

三、钽、铌及其合金丝、棒材产品494

四、钛及钛合金丝、棒材产品495

五、锆、铪及其合金丝、棒材产品496

第二节 旋锻497

一、旋锻的基本原理497

二、旋锻坯料准备498

三、旋锻工艺流程498

四、旋锻坯料加热499

五、旋锻加工率的选择500

六、旋锻棒料退火501

七、旋锻棒材生产工艺实例501

八、旋锻制品的常见缺陷，产生原因及防止措施503

九、旋锻模具的选择503

十、旋锻设备504

第三节 拉伸505

一、拉伸的基本原理505

二、拉伸坯料的来源519

三、拉伸工艺流程图520

四、拉伸坯料加热520

五、拉伸润滑522

六、拉伸道次加工率的分配525

七、拉伸丝材的退火525

八、拉伸棒材的矫直530

九、拉伸丝材的复绕530

十、拉伸丝材的表面清洗531

十一、丝材生产工艺实例531

十二、丝材的缺陷、产生原因及防止措施539

十三、丝材生产的主要设备及其性能540

第四节 旋锻模和拉伸模541

一、旋锻模541

二、拉伸模547

第五章 管、棒材生产559

第一节 产品559

一、产品品种及规格559

二、技术条件规定的产品机械性能562

第二节 管、棒材生产方法563

一、管材生产方法563

二、棒材生产方法563

三、管、棒材生产工艺流程表565

第三节 挤压565

一、概述565

二、设备570

三、挤压力和穿孔力572

四、挤压坯锭607

五、挤压坯锭的加热及工模具的预热610

六、主要挤压工艺参数的选择615

七、润滑剂623

八、常见的挤压制品缺陷及消除办法631

第四节 斜轧穿孔631

一、斜轧穿孔方法631

二、斜轧穿孔设备的技术特性631

三、斜轧穿孔工艺632

二、旋压设备634

一、旋压方法634

第五节 管材的旋压634

三、用板片旋压管材（锥形件旋压）的工艺637

四、管形件旋压工艺639

五、常见的旋压管材缺陷及其消除办法643

第六节 管材轧制646

一、管材轧制方法646

二、冷轧管机647

三、轧制力647

四、管坯的选择及其质量要求656

五、冷轧工艺参数的选择656

六、冷轧管材的工艺润滑与冷却665

七、管材的温轧666

八、常见的冷轧管材的缺陷及消除办法668

第七节 管、棒材的拉伸670

一、拉伸方法670

二、拉伸设备671

三、拉伸力672

四、拉伸工艺674

五、拉伸润滑方法679

第八节 焊接管681

一、板（带）的弯型681

六、常见的拉伸制品的缺陷及消除办法681

二、管缝的焊接682

三、焊接钛管的冷加工684

第九节 工具685

一、挤压工具685

二、冷轧工具704

三、拉伸工具730

四、旋压工具735

第十节 管、棒材的热处理739

一、方法及其应用739

二、钛及钛合金的热处理制度739

三、钨、铝及其合金的退火制度739

五、锆、铪及其合金的热处理制度740

四、钽、铌及其合金的退火制度740

第六章 轧制棒材和型材741

第一节 产品及其技术条件741

一、钛及钛合金轧棒及其技术条件741

二、钛合金型材及其技术条件741

三、钨、钼轧棒742

第二节 轧制时的特点742

一、不均匀变形742

二、轧制中的宽展743

一、压下量744

第三节 轧制时的变形计算744

二、延伸系数和压下系数745

第四节 孔型系的选择和轧制设备746

一、孔型的一般概念746

二、轧制钛及钛合金捧材的孔型系747

三、轧制钛合金角材的孔型系752

四、轧制钨、钼棒材的孔型系760

五、轧制设备761

第五节 轧制时力、能的计算761

一、金属对轧辊压力的计算761

二、道次电机功率的确定762

二、轧制时的加热制度和终轧温度764

第六节 轧制工艺764

一、坯料准备764

三、轧制速度765

四、道次平均延伸系数和压下系数的确定765

五、轧制工艺对组织和性能的影响766

第七章 板、带、箔材生产770

第一节 板、带、箔材产品的品种及规格771

第二节 板、带、箔材生产工艺流程和工771

艺卡片771

第三节 板坯准备785

一、板坯选择785

二、现用板坯概况786

第四节 热轧787

一、热轧特点787

二、热轧工艺参数的确定788

三、轧辊预热796

四、辊型796

五、热轧板材常见缺陷及消除方法797

第五节 温轧798

一、温轧特点798

二、温轧工艺参数的选择798

三、换向轧制800

五、润滑802

四、辊型802

六、温轧板材常见缺陷和消除方法803

第六节 冷轧803

一、冷轧的特点803

二、冷轧工艺参数的选择803

三、辊型808

四、润滑与冷却811

五、冷轧板、带、箔材的缺陷及消除方法813

第七节 热处理815

第八节 加热设备与轧机817

一、加热炉817

二、轧机818

三、轧辊819

第九节 轧制力826

一、轧制力的计算826

二、轧制力的实测837

第八章 辅助工序840

第一节 概述840

第二节 机械加工841

一、稀有金属切削加工的特点841

二、切削加工的一般原则841

三、车削842

四、铣削与刨削845

五、钻孔846

六、切断848

七、喷砂（喷丸）849

八、磨削850

第三节 化学和电化学加工852

一、碱洗852

二、酸洗855

三、电解加工857

四、除油清洗859

五、阳极氧化860

一、压力矫直862

二、辊式矫直862

第四节 矫直862

三、张力矫直865

四、丝材矫直865

附录867

附录1 稀有金属及合金中常见金属间化合物和碳化物一览表867

附录2 稀有金属及合金常用抛光液869

附录3 稀有金属及合金电解抛光工作参数869

附录4 稀有金属及合金化学抛光工作参数871

附录5 稀有金属及合金常用化学腐蚀剂871

附录6 稀有金属及合金常用电解腐蚀液及工作参数874

附录7 硬度换算表874

附录8 化学元素周期表876