超級合金
超級合金
超級合金(Super Alloys) 是鉬的重要終端產品之一。
超級合金是鉬的重要終端產品之一。超級合金(Super Alloys) 通常包括：含鉬等難熔金屬的鈦基合金、鎳基合金、鈷基合金和鐵基合金等。有人也把鉬基合金歸為超級合金。
超級合金具有高強度、高硬度、高耐蝕、高熱穩定性和良好的可加工性，廣泛用於航空、航天、汽車、醫學、化學、石化、煤化工和高溫等工業領域。
越來越多的研究表明，超級合金可以滿足日臻發展的各種工業、醫學、體育事業等對高性能材料的要求，從而成為鉬冶金學者和研發人員關注的熱點。
據世界金屬統計報導，世界工業發達國家對超級合金的需求呈增長態勢。2000 年，美國超級合金消費鉬1 880t ，2001 年消費鉬2229 t ，2002 年消費鉬1880t，2003 年消費鉬1870t ，年平均消費量約佔鉬總消費量的8 %～12 %。
鉬基超級合金主要應用在高溫領域，各類鉬錸合金消費約佔鉬總消費量的0. 7 %～1. 0 %。
關西電力公司與名古屋大學、日立製作所開發了一種新型燃氣渦輪機葉片用鎳基單結晶超級合金，該材料的耐高溫數值創下了全球最高紀錄為1400℃，發電時多用於1300℃左右。如果使用新型合金就可以耐得住1500℃以上的高溫，因此可以提高渦輪入口處的溫度，提高熱效率。為了製作出耐高溫、高強度及抗腐蝕性的合金，名古屋大學在全球首次將分析物質分子結構的“分子軌道法”應用到合金的設計中，對各種金屬元素的組合進行設計。通過以鎳為基礎修改鈷、鉻、鎢、鋁、鈦、鉭、鋏、鉿等合金元素的構成比率，開發出了最佳的合金材料。如果將這一超級合金用於燃氣渦輪葉片，可以在大幅度超過1300℃的燃燒溫度下，實現1500℃燃燒。由此，可以將發電效率（最高發熱量標準）由最高的49%提高到55%，並將基於燃料費的發電成本減少約11%左右。如果將利用率設定為50%，推算60萬KW級火力發電所每單元發電，金額上每年可以節省10億日元左右、CO2排放量較以前減少約11%，每年可以減少10萬噸左右。
James A.Davidson等研製出一系列新型鈦鉬鉿鈦基合金。該合金含鉬5%～ 11%(質量分數，下同)鉿6%～ 15%、鈦、鉻和硅至少一種，含量2%～ 3%，氧、氮、氫和碳為痕量，其餘為鈦。上述組分的鈦基合金顯示高強度、高硬度、低彈性模量、高耐蝕和硬化的表面，可熱加工也可以冷加工。
在鈦基合金中之所以要加鉬，是因為一則加鉬可有效地降低合金的彈性模量，加6%的鉬與加16%的鈮效果等同。此外加鉬可以明顯提高鈦基合金的耐蝕性能，特別是在還原酸環境下和低pH環境下尤其有效。因為可產生鈍氧化鉬薄膜。鋯也可以提高合金的耐蝕性，但不如鉿好，鉿、鉬匹配則更好。
這種新型鈦鉬鉿合金特別用於醫學植入物和醫療設備。如牙種植入物、骨內植入物、骨膜內種植體、內膜植體、永久性植入物、頜骨膜種植物、血管脈管植入物、動脈夾、脈腔過濾器、瓣環、心閥、人工心臟、室肌裝置、盤管和骨夾片等等。在非醫學領域廣泛用作石油鑽探設備、高爾夫球杆、各類扣件等等。
鎳基合金是最重要、最常用的超級合金。早在20世紀中葉就廣泛應用於化學工業和化工工業領域。鉬能明顯提高鎳的耐蝕性和機械性能，特別是在還原酸類中，如在醋酸、鹽酸或磷酸中特別耐蝕。但為了進一步提高鎳基合金的耐蝕性和合金的熱穩定性，要加鉬20%～ 25%(原子分數，下同)。長期以來，在鎳中加鉬增至19%時，作業十分困難，且這種鎳鉬合金幾乎不能加工成商業上可以利用的型材(厚板、薄板和管材)。Haynes國際公司的研發人員經過多年的努力研發出一種高鉬、幾乎不含銅的新型鎳基合金。
新型鎳基合金的製法是，將上述合金元素鑄成電極，再將電極電渣重熔成錠，使合金錠熱鍛成板鋼、熱軋成中厚板材、最後冷軋成薄板。新型鎳基合金的熱穩定性、強度、硬度、耐蝕性較現用鎳基合金性能明顯改善。廣泛用於製造化工設備、管材和閥門等，是一種優質、高級合金新材料。
鐵基合金通常含鉬6%～ 10%(質量分數)、它高耐蝕、高溫下強度高、高硬度，廣泛用於工業領域，如汽車、船舶、軍事工業等。眾所周知，由於對生態環境保護日趨重要，對汽車等廢氣排放的法規越來越苛刻，從而要求發動機，特別是大型柴油發動機作業溫度高，很高的燃燒壓力，未來的柴油發動機要強行執行廢氣循環作業(即採用EGR作業)。因此對發動機的某些部件，如閥座墊片(valve seat inserts)耐高溫、耐高壓、耐腐蝕。L.E.Junes公司推出一種新型鐵基合金。該合金含硼0.005%～ 0.5%(質量分數，下同)，碳1.2%～ 1.8%、釩0.7%～ 1.5%、鉻7%～ 11%、鈮1.0%～ 3.5%、鉬6%～ 11%、其餘為鐵。鈮可被鈦、鋯、鉿和鉭取代。
鉬基合金在高溫下顯示高強度和十分穩定的力學性能，廣泛用於高溫工業領域。如高溫加熱元件、輻射加熱屏蔽、感受爐感應環、旋轉X-射線陰極、玻璃熔煉爐電極、燒結用抗蠕變舟、高溫彈簧、高強度增強纖維、高強度彈道管、流道濺射塗層、積成線路塗層和高檔汽車活塞環塗層等。由於鉬基合金優異的高溫熱性能，其價格比其他難熔金屬，如鉭、鈮和鎢要便宜得多。因此研製性能更好的鉬基合金更受業界人士的關注。近年來美國能源部的研發人員研發出幾種新型鉬錸合金產。