TZM Alloy Supply: Stäbe, Rohre und kundenspezifische Produkte

Others	O	Al	Fe	Mg	Ni	Si	N	Mo
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Jenseits von Molybdän: Die Überlegenheit der TZM-Legierung vollständig verstehen

Im Bereich der fortschrittlichen Werkstoffe, die für die Hightech-Industrie von entscheidender Bedeutung sind, zeichnet sich die TZM-Legierung durch ihre außergewöhnliche Leistungsfähigkeit unter extremen Bedingungen aus. Aber was genau ist TZM, und warum wird es in Anwendungen von der Luft- und Raumfahrt bis zur Elektronik immer wichtiger? Dieser Artikel taucht tief in die Welt der TZM-Legierung ein und beleuchtet ihre Zusammensetzung, Eigenschaften und die zentrale Rolle, die sie in der modernen Technologie spielt.

Kapitel 1

Was ist eine TZM-Legierung?

TZM-Legierung, kurz für Titan-Zirkonium-Molybdän-Legierung, ist eine hochleistungsfähige Refraktärmetalllegierung, eine verbesserte Version von reinem Molybdän, die für ihre außergewöhnlichen Eigenschaften bei hohen Temperaturen bekannt ist. Durch die Beimischung von geringen Anteilen von Titan und Zirkonium auf Molybdänbasis bietet diese Legierung eine hervorragende Festigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und korrosive Umgebungen.

Die Rohstoffe für TZM bestehen hauptsächlich aus Molybdän (Mo), dem etwa 0,5 % Titan (Ti), 0,08 % Zirkonium (Zr) und 0,02 % Kohlenstoff (C) als karbidbildende Elemente zugesetzt werden. Diese Zusätze verleihen TZM bessere Eigenschaften als reines Molybdän und machen es zu einer ersten Wahl für anspruchsvolle technische Projekte.

Element	Gehalt (%)
Molybdän, Mo	99.38-99.41
Titan, Ti	0.5
Zirkonium, Zr	0.08
Kohlenstoff, C	0.010-0.040

Kapitel 2

Rohstoffe und Herstellungsverfahren für TZM-Legierungen

Die für die Herstellung der TZM-Legierung verwendeten Rohstoffe sind hochreines Molybdänpulver, Titanhydrid (TiH2)-Pulver, Zirkoniumhydrid (ZrH2)-Pulver und Graphitpulver.

Herstellungsverfahren für TZM-Legierungen Die Herstellung von TZM-Legierungen umfasst mehrere hochentwickelte metallurgische Verfahren, die eine optimale Leistung in der Endanwendung gewährleisten sollen. Diese Prozesse umfassen:

Pulvermetallurgie:
- Mischen: In einem ersten Schritt werden die pulverförmigen Formen von Molybdän, Titan, Zirkonium und Kohlenstoff gemischt. Diese Mischung muss gründlich gemischt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente zu gewährleisten.
- Verdichtung: Das gemischte Pulver wird dann in eine dichte Form verdichtet, in der Regel durch Pressen oder Sintern, wodurch das Pulver zu einer festen Masse verfestigt wird.
- Sintern: Das verdichtete Material wird auf eine Temperatur erhitzt, die unter seinem Schmelzpunkt liegt, aber hoch genug ist, damit sich die Partikel miteinander verbinden können. Dieser Schritt erhöht die Festigkeit und Integrität des Materials.
Lichtbogenschmelzen:
- In einigen Fällen kann die TZM-Legierung durch Lichtbogenschmelzen hergestellt werden, wobei die Rohstoffe in einem Lichtbogenofen zusammengeschmolzen werden. Dieses Verfahren kann dazu beitragen, ein homogeneres Material mit geringerer Porosität zu erhalten.
Schmieden und Walzen:
- Nach dem Sintern oder Schmelzen wird das TZM-Material häufig geschmiedet oder gewalzt, um seine endgültige Form zu erhalten. Diese mechanischen Bearbeitungsschritte verbessern die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs, indem sie sein Gefüge verfeinern und seine Körner ausrichten.
Wärmebehandlung:
- Zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften der Legierung können abschließende Wärmebehandlungen durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung von TZM kann seine Mikrostruktur verändern und dadurch seine Festigkeit und Beständigkeit gegen Hochtemperaturkriechen verbessern.

Diese Aufbereitungsmethoden sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die TZM-Legierung die erwartete Leistung in anspruchsvollen Anwendungen wie in der Luft- und Raumfahrt und in der Elektronik liefert, wo Standardmaterialien versagen könnten. Die sorgfältige Kontrolle der Qualität des Rohmaterials in Verbindung mit präzisen Herstellungsverfahren bestimmt den Erfolg der TZM-Legierung in kritischen Anwendungen.

Kapitel 3

Eigenschaften der TZM-Legierung

Die TZM-Legierung weist eine Reihe außergewöhnlicher Eigenschaften auf, die sie für verschiedene Hochtemperaturanwendungen geeignet machen:

Mechanische Eigenschaften

Festigkeit: Etwa 110 ksi (760 MPa) Zugfestigkeit bei Raumtemperatur, etwa doppelt so hoch wie die von reinem Molybdän, wenn es bei Temperaturen über 1093°C (2000°F) eingesetzt wird. Außerdem weist es eine hohe Streckgrenze auf, insbesondere bei höheren Temperaturen, was auf das Vorhandensein feiner Karbidteilchen zurückzuführen ist, die als Hindernisse für Versetzungen wirken.
Duktilität: TZM weist auch bei Raumtemperatur eine gute Duktilität auf, was für Fertigungsprozesse wichtig ist, bei denen das Material geformt oder gebogen wird.
Härte und Zähigkeit: Hohe Härte von etwa 220 DPH (Diagonale Pyramidenhärte). Die Härte von TZM wird durch die Zugabe von Titan und Zirkonium, die innerhalb der Molybdänmatrix stabile Karbide bilden, deutlich erhöht. Diese Karbide verhindern das Kornwachstum bei hohen Temperaturen und erhalten die strukturelle Integrität und Verschleißfestigkeit der Legierung. Hoher Elastizitätsmodul von 320 GPa

Thermische Eigenschaften

Schmelzpunkt: TZM hat einen hohen Schmelzpunkt von etwa 2.620°C, der etwas höher liegt als der von reinem Molybdän. Diese Eigenschaft macht TZM ideal für den Einsatz in Hochtemperaturöfen und anderen thermischen Verarbeitungsanlagen.
Thermische Ausdehnung: Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von TZM beträgt etwa 5,3×10-⁶ K-¹ bei 20-100°C und ist damit ähnlich wie der von Stahl. Diese Ähnlichkeit ist vorteilhaft bei Anwendungen mit Verbindungsmaterialien, bei denen eine unterschiedliche Ausdehnung zu einem strukturellen Versagen führen könnte.
Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von TZM ist robust, wenn auch aufgrund der Legierungselemente etwas geringer als die von reinem Molybdän. Diese Eigenschaft ist entscheidend für Anwendungen, die eine schnelle Wärmeableitung erfordern.

Elektrische Eigenschaften

Elektrische Leitfähigkeit: Elektrischer Widerstand von 5,3 – 5,5 μΩ-cm bei 20°C. Die elektrische Leitfähigkeit von TZM ist zwar geringer als die von reinem Molybdän, aber dennoch ausreichend für viele elektrische und elektronische Anwendungen, z. B. für Komponenten in Stromverteilungssystemen, bei denen auch eine hohe Temperaturbeständigkeit erforderlich ist.
Neben diesen Eigenschaften hat die TZM-Legierung noch einige weitere Merkmale, die im Folgenden aufgeführt sind:

Korrosionsbeständigkeit: TZM bietet bei Temperaturen bis zu 400 °C eine bessere Oxidationsbeständigkeit als reines Molybdän. Darüber hinaus können Schutzmaßnahmen oder Beschichtungen erforderlich sein, um die Oxidation in einer Luftumgebung zu verhindern.

Kriechwiderstand: Einer der Hauptvorteile von TZM gegenüber reinem Molybdän ist seine hervorragende Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Dadurch eignet sich TZM für Bauteile wie Triebwerksteile und Hochtemperatur-Ofenkomponenten, wo die Werkstoffe über längere Zeit hohen Temperaturen und Belastungen ausgesetzt sind.

Diese Eigenschaften machen die TZM-Legierung zu einem bevorzugten Werkstoff für Ingenieure und Konstrukteure, die die Grenzen herkömmlicher Metalle in extremen Umgebungen überwinden wollen. Ob in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich oder in der fortschrittlichen Fertigung – die Mischung aus Hochtemperaturfestigkeit, thermischer Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischem Verschleiß bietet erhebliche Vorteile und macht TZM zu einem unverzichtbaren Bestandteil bei der Entwicklung von Technologien der nächsten Generation.

Kapitel 4

TZM-Legierung VS Reines Molybdän: Die Unterschiede

Obwohl sowohl die TZM-Legierung als auch reines Molybdän zu den hochschmelzenden Metallen gehören, gibt es einige wesentliche Unterschiede zwischen den beiden. Diese Unterschiede liegen nicht nur in der chemischen Zusammensetzung, sondern erstrecken sich auch auf die mechanische Festigkeit, die thermische Leistung und die Anwendungseignung. Hier ist ein detaillierter Vergleich:

Zusammensetzung

Reines Molybdän: Besteht fast vollständig aus Molybdän. Es ist ein hervorragender Leiter von Elektrizität und Wärme und hat einen der höchsten Schmelzpunkte unter den Metallen.
TZM-Legierung: Besteht hauptsächlich aus Molybdän mit etwa 0,5 % Titan, 0,08 % Zirkonium und 0,02 % Kohlenstoff. Diese zusätzlichen Elemente sind entscheidend für die Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Hochtemperatureigenschaften der Legierung.

Mechanische Eigenschaften

Festigkeit und Duktilität: Reines Molybdän hat eine gute Festigkeit und Duktilität bei hohen Temperaturen, aber die TZM-Legierung weist eine höhere Festigkeit auf, insbesondere unter Hochtemperaturbedingungen. TZM erhält eine höhere Festigkeit und Härte aufgrund der Bildung stabiler Karbide innerhalb der Korngrenzen, die das Kornwachstum hemmen und die Kriechfestigkeit verbessern.
Kriechbeständigkeit: TZM weist eine deutlich bessere Kriechbeständigkeit auf als reines Molybdän. Dies ist von entscheidender Bedeutung bei Anwendungen, die über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt sind und bei denen die Verformung unter Spannung eine kritische Versagensart darstellen könnte.

Thermische Eigenschaften

Schmelzpunkt: Beide Werkstoffe haben hohe Schmelzpunkte, wobei reines Molybdän bei etwa 2623 °C schmilzt und TZM aufgrund seiner Legierungselemente, die auch eine bessere Stabilität bei diesen Temperaturen bewirken, etwas höher liegt.
Wärmeleitfähigkeit: Reines Molybdän hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die TZM-Legierung. Dadurch eignet sich reines Molybdän hervorragend für Anwendungen, bei denen eine effiziente Wärmeableitung erforderlich ist. Die etwas geringere Wärmeleitfähigkeit von TZM ist jedoch häufig ein geeigneter Kompromiss für die höhere Festigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen.

Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation

Oxidation: Reines Molybdän ist bei Temperaturen unter 400 °C relativ oxidationsbeständig. TZM bietet jedoch eine bessere Oxidationsbeständigkeit bei etwas höheren Temperaturen aufgrund des Vorhandenseins von Titan und Zirkonium, die stabilere Oxidschichten auf der Oberfläche bilden.

Anwendungen

Anwendungen von reinem Molybdän: Ideal für Anwendungen, bei denen hohe Hitze und elektrische Leitfähigkeit wichtiger sind als mechanische Festigkeit. Dazu gehören Heizelemente, elektrische Kontakte und Formen für Halbleiter.
Anwendungen der TZM-Legierung: Besser geeignet für Anwendungen, die eine höhere Festigkeit, eine höhere Temperaturbeständigkeit und eine längere Lebensdauer erfordern. Dies macht TZM zu einem bevorzugten Werkstoff für Bauteile in der Luft- und Raumfahrt, Hochtemperatur-Ofenteile und Werkzeuge für die Warmumformung.

Kosten und Verarbeitung

Kosten: Reines Molybdän ist im Allgemeinen billiger (etwa 25 %) als die TZM-Legierung, da die Verarbeitung einfacher ist und keine zusätzlichen kostspieligen Legierungselemente benötigt werden.

Verarbeitung: Die Verarbeitung von TZM kann aufgrund seiner höheren Härte und Festigkeit schwieriger sein als die von reinem Molybdän, was unter Umständen fortschrittlichere Fertigungstechniken und Werkzeuge erfordert.

Kapitel 5

Wofür wird die TZM-Legierung verwendet?

Die TZM-Legierung mit ihren verbesserten Eigenschaften, die sich aus dem Zusatz von Titan, Zirkonium und Kohlenstoff zu ihrer primären Molybdänbasis ergeben, ist für den Einsatz in Umgebungen geeignet, in denen hohe Festigkeit, ausgezeichnete Kriechfestigkeit und hervorragende thermische Eigenschaften entscheidend sind. Die spezialisierten Anwendungen der TZM-Legierung erstrecken sich über verschiedene Hightech- und Industriesektoren und spiegeln ihre Fähigkeit wider, unter extremen Bedingungen zu funktionieren. Hier ist ein detaillierter Blick auf die häufigen Einsatzgebiete der TZM-Legierung:

Luft- und Raumfahrt und Luftfahrt

Komponenten für Raketentriebwerke: Die TZM-Legierung wird in großem Umfang für die Herstellung von Raketentriebwerksdüsen und anderen Komponenten verwendet, die während des Starts und des Betriebs hohen thermischen und mechanischen Belastungen standhalten müssen. Ihre Fähigkeit, die strukturelle Integrität bei hohen Temperaturen zu erhalten, ist für diese Anwendungen entscheidend.
Teile für Flugzeuge: Teile, die bei hohen Temperaturen betrieben werden, wie z. B. Turbinenschaufeln und Abluftkanäle, profitieren von der thermischen Beständigkeit und Festigkeit von TZM.

Elektronik- und Elektroindustrie

Produktionsanlagen für Halbleiter: In der Halbleiterindustrie wird TZM für Teile wie Absperrschieber und Röntgentargets verwendet. Sein hoher Schmelzpunkt und seine thermische Stabilität verhindern eine Verformung unter der großen Hitze, die bei der Produktion entsteht.
Elektroden für die funkenerosive Bearbeitung (EDM): Aufgrund seiner elektrischen und thermischen Eigenschaften eignet sich TZM für Elektroden, die beim Funkenerodieren verwendet werden, wo die Materialien thermischen Schocks widerstehen und präzise Geometrien beibehalten müssen.

Industrielle Hochtemperaturanwendungen

Ofen-Komponenten: TZM ist ideal für die Verwendung in Hochtemperatur-Ofenteilen, einschließlich Heizelementen, Hitzeschilden und heißen Zonen. Seine Fähigkeit, hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum standzuhalten, ohne an Festigkeit zu verlieren oder sich zu verformen, ist für diese Anwendungen entscheidend.
Form- und Gesenkgussteile: Für Hochtemperatur-Metallverarbeitungsprozesse wie Gießen und Schmieden bieten TZM-Formen und -Gesenke im Vergleich zu anderen Materialien eine überlegene Haltbarkeit und Leistung.

Medizintechnik

Herstellung medizinischer Geräte: Die Biokompatibilität und die robusten thermischen Eigenschaften von TZM ermöglichen seinen Einsatz bei der Herstellung von Komponenten für medizinische Geräte, die hohe Präzision und Zuverlässigkeit erfordern.

Kernenergie

Komponenten für Kernreaktoren: Aufgrund seiner ausgezeichneten Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit eignet sich TZM für Bauteile in Kernreaktoren, wo die Werkstoffe aggressiven Umgebungen und hohen Strahlungswerten standhalten müssen.

Forschung und Entwicklung

Experimentelle Forschungsausrüstung: In der wissenschaftlichen Forschung, insbesondere bei materialwissenschaftlichen und technischen Experimenten, die mit hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen verbunden sind, wird TZM häufig zur Herstellung von Tiegeln, Trägern und anderen Versuchsgeräten verwendet.

Beschichtungstechnologie

Sputtertargets für die Dünnschichtabscheidung: Der hohe Schmelzpunkt und die gute Wärmeleitfähigkeit von TZM machen es zu einer ausgezeichneten Wahl für Sputtertargets, die bei der Abscheidung von Dünnschichten verwendet werden, einem gängigen Verfahren bei der Herstellung von elektronischen und optischen Geräten.

Die vielfältigen Anwendungen der TZM-Legierung verdeutlichen ihre Vielseitigkeit und ihre wichtige Rolle in der modernen Technologie und in industriellen Prozessen. Ihre verbesserten Materialeigenschaften ermöglichen nicht nur einen effektiven Einsatz unter extremen Bedingungen, sondern tragen auch zur Weiterentwicklung und Zuverlässigkeit von Technologien in Sektoren bei, die ein Höchstmaß an Leistung erfordern. Diese Anpassungsfähigkeit und Robustheit sorgen dafür, dass die TZM-Legierung ein bevorzugter Werkstoff für Ingenieure und Konstrukteure bleibt, die sich den Herausforderungen der heutigen anspruchsvollen Umgebungen stellen.

Kapitel 6

MetalsTek: Ihr zuverlässiger Partner für TZM-Legierungsprodukte

Die TZM-Legierung ist eine bemerkenswerte Refraktärmetalllegierung, die die Hochtemperaturfestigkeit von Molybdän mit den zusätzlichen Vorteilen von Titan, Zirkonium und Kohlenstoff verbindet. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie zu einer idealen Wahl für verschiedene Hochtemperaturanwendungen, insbesondere in Branchen, in denen Leistung und Zuverlässigkeit entscheidend sind. Als führender Anbieter von Molybdänprodukten bietet MetalsTek Engineering eine breite Palette von TZM-Legierungsprodukten an, um die Anforderungen von Forschern und Herstellern weltweit zu erfüllen.

Physikalische Eigenschaften	Metrisch	Englisch	Kommentare
Dichte	10,16 g/cc	0,3671 lb/in³
Mechanische Eigenschaften	Metrisch	Englisch	Kommentare
Zugfestigkeit, ultimativ	83,0 MPa	12000 psi
	@Temperatur 1650 °C	@Temperatur 3000 °F
	490 MPa	71100 psi
	@Temperatur 1095 °C	@Temperatur 2003 °F
	965 MPa	140000 psi
	@Temperatur 23,0 °C	@Temperatur 73,4 °F
Zugfestigkeit, Streckgrenze	62,0 MPa	8990 psi
	@Temperatur 1650 °C	@Temperatur 3000 °F
	435 MPa	63100 psi
	@Temperatur 1095 °C	@Temperatur 2003 °F
	860 MPa	125000 psi
	@Temperatur 23,0 °C	@Temperatur 73,4 °F
Dehnung bei Bruch	10%	10%	in 50 mm
Berstfestigkeit	159 MPa	23000 psi	Spannungsabbau Geglüht
	@Temperatur 1320 °C,	@Temperatur 2400 °F,
	Zeit 36000 sec	Zeit 10.0 Stunde
Elastizitätsmodul	325 GPa	47100 ksi	Reines Molybdän
Thermische Eigenschaften	Metrisch	Englisch	Kommentare
WAK, linear	4,90 µm/m-°C	2,72 µin/in-°F
	@Temperatur 20,0 – 40,0 °C	@Temperatur 68.0 – 104 °F
	5,90 µm/m-°C	3,28 µin/in-°F	Geschätzt aus reinem Mo.
	@Temperatur 20,0 – 250 °C	@Temperatur 68,0 – 482 °F	Geschätzt aus reinem Mo.
	6,00 µm/m-°C	3,33 µin/in-°F	Geschätzt aus reinem Mo.
	@Temperatur 20,0 – 500 °C	@Temperatur 68,0 – 932 °F	Geschätzt aus reinem Mo.
	6,10 µm/m-°C	3,39 µin/in-°F	Geschätzt aus Mo-0,5Ti
	@Temperatur 20,0 – 1000 °C	@Temperatur 68,0 – 1830 °F	Geschätzt aus Mo-0,5Ti
Spezifische Wärmekapazität	0,250 J/g-°C	0,0598 BTU/lb-°F	Geschätzt aus reinem Mo.
Wärmeleitfähigkeit	118 W/m-K	819 BTU-in/hr-ft²-°F
Wärmeleitfähigkeit	@Temperatur 500 °C	@Temperatur 932 °F
Schmelzpunkt	<= 2620 °C	<= 4750 °F
Liquidus	2620 °C	4750 °F
Chemische Eigenschaften	Metrisch	Englisch	Kommentare
Kohlenstoff, C	0.010 – 0.040 %	0.010 – 0.040 %
Wasserstoff, H	<= 0.00050 %	<= 0.00050 %
Eisen, Fe	<= 0.010 %	<= 0.010 %
Molybdän, Mo	99.40%	99.40%
Nickel, Ni	<= 0.0050 %	<= 0.0050 %
Stickstoff, N	<= 0.0020 %	<= 0.0020 %
Sauerstoff, O	<= 0.030 %	<= 0.030 %
Silizium, Si	<= 0.0050 %	<= 0.0050 %
Titan, Ti	0.40 – 0.55 %	0.40 – 0.55 %
Zirkonium, Zr	0.060 – 0.12 %	0.060 – 0.12 %

TZM-Legierung

Herstellung und Lieferung von TZM-Legierungen

TZM Moly Kapillarrohr, Nahtloses Rohr

TZM Moly Bar (Vierkant, Rund, Sechskant)

TZM-Platten und -Bleche

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TZM-Rohr & Rohr

Beschreibung

TZM Moly Kapillarrohr Video

Chemische Zusammensetzung von TZM

Eigenschaften der TZM-Legierung

Physikalische Eigenschaften

Metrisch

Englisch

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Mechanische Eigenschaften

Metrisch

Englisch

Kommentare

Thermische Eigenschaften

Metrisch

Englisch

Kommentare

Chemische Eigenschaften

Metrisch

Englisch

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Anwendungen der TZM-Legierung

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Jenseits von Molybdän: Die Überlegenheit der TZM-Legierung vollständig verstehen

Inhaltsübersicht

Kapitel 1

Was ist eine TZM-Legierung?

Kapitel 2

Rohstoffe und Herstellungsverfahren für TZM-Legierungen

Kapitel 3

Eigenschaften der TZM-Legierung

Kapitel 4

TZM-Legierung VS Reines Molybdän: Die Unterschiede

Kapitel 5

Wofür wird die TZM-Legierung verwendet?

Kapitel 6

MetalsTek: Ihr zuverlässiger Partner für TZM-Legierungsprodukte

Zugehöriges Produkt