近日,中南大學包括黃再旺教授、張利軍教授在內的研究團隊在ActaMaterialia上發表論文,公布了最新研究動態:通過用鋨(Os)代替錸(Re)來提高鎳基單晶高溫合金的抗蠕變性和相穩定性。那么,鋨(Os)取代錸(Re)成為鎳基單晶高溫合金中最重要的強化元素在現實生產應用中有多大可能性呢?下面我們先來讀懂該論文的核心意義。
導讀:錸作為一種稀有難熔金屬,在自然界中一般與鉬、銅等金屬礦物相伴而生。錸具有高熔點、高強度、良好的塑形和機械穩定性,并且由于錸添加會產生“錸效應”,因此被廣泛應用于航空發動機渦輪葉片用單晶高溫合金中。此外,金屬錸儲量稀少、加工獲取困難,導致其價格昂貴,各國都視其為戰略元素。而當前高溫合金行業是錸最大的消費領域,約占錸總消費量的80%,并且隨著人類航空航天事業的飛速發展,消費市場對錸資源的需求以每年5%的速度增長,導致錸的應用越來越受到重視。為緩解日益增長的錸資源緊張局面,當前已逐步發展出了多樣化富集分離手段和使用替代元素,低錸以及錸回收利用等新興技術使金屬錸獲得更為充分的應用。
錸及其化合物具有優異的催化活性(錸對很多化學反應具有高度選擇性的催化功能),因而常被用作石油化工等領域的催化劑。催化重整是石油煉制過程之一,是提高汽油質量和生產石油化工原料的重要手段。錸鉑合金作為催化重整過程中的一種催化劑,能夠提高重整反應的深度,增加汽油、芳烴和氫氣等的產率。此外,錸還可用作汽車尾氣凈化的催化劑,而錸的硫化物則可用作為甲酚、木素等的氫化催化劑,下面列舉幾種錸金屬催化劑的應用研究。
美國國防部高級研究計劃局和Elementum 3D打印公司簽署了一個新合同,提供資金進行一項將錸作為3D打印材料的研究。他們的目標是將錸作為一種材料來使用如球形錸粉,而不是僅僅作為合金來使用(目前合金中錸的含量大概為6%)。
純鎢金屬常在晶界面上容易出現微裂紋,這些微裂紋的擴展是造成鎢碎斷的重要原因。鎢錸合金在變形過程中易形成孿晶,因而減少了堆垛層位錯能量,降低位錯移動的晶界阻抗,從而導致位錯遷移率增加,促使鎢固溶軟化。此現象稱為“錸效應”。