难熔金属合金化  为了提高材料的力学性能，特别是高温性能，改善塑性、耐蚀性以及获得某些物理性能，需在难熔金属基体中加入其他元素进行合金化。难熔金属的强化是合金化的重要目的，其途径有：(1)固溶强化。即在金属基体中加入溶质元素而使其强化，如钽中加入钨、铼、铪等，铌中加入钨、钼、钽等，钼中加入钛等。(2)沉淀强化。即在合金中析出细小的难熔化合物而强化，如钨铼合金中加入铪与碳，析出弥散的HfC细小粒子；钼合金中加入钛、锆、碳，铌合金中加入锆和碳，以形成弥散的碳化物相而强化。(3)弥散强化。主要是通过粉末冶金方法，在金属中加入尺寸细小(小于1μm)高度弥散而又稳定的化合物微粒子。如钨中加入ThO₂，其高温强化作用显著。(4)加工硬化。也可以使难熔金属达到强化的目的，如钨丝的加工强化。为了获得其他性能，也需加入相应的合金元素，如为了提高锆的高温强度、耐蚀性并保证低的热中子吸收截面等性能，则加入锡、铁、铬而制成Zr-4合金；为了获得高密度、易切削、塑性好、强度高的钨合金，则在钨中加入镍和铁，制成高密度钨合金；为了增加钨的塑性及热电性，在钨中加入铼，形成钨铼合金。难熔金属的主要合金化元素列于表6。

分类  难熔金属材料除按各种元素和合金分类外，也可结合加工形态分成各种金属与合金的丝材、杆材、棒材、板材、带材、箔材、管材、型材以及高纯难熔金属与单晶，表7至表11列出了中国生产的一些典型的难熔金属塑性加工材的牌号、标准和用途(钛材部分请参见铁材料分支条目)。

制备方法   主要包括金属粉末制取、锭坯制备、塑性加工、焊接、热处理以及高纯难熔金属的制取等。

金属粉末的制取   金属粉末是制取相应难熔金属材料的主要原料，钨、钼、铼金属粉末主要是用纯的氧化物经氢还原而制成。钽、铌金属粉末用钠还原氟络盐、氢还原五氧化物以及熔盐电解等方法制取，也可用其金属经氢化--破碎--脱氢的工艺制得。锆、钛、铪粉末多采用氢化--破碎--脱氢等制备方法。铬粉可用机械粉碎方法制备。

锭坯的制备   通常有粉末冶金法和熔炼法两类工艺。

(1)粉末冶金法。主要用于钨、钼、钽、铌、铼及其合金。使用金属或合金粉末，经压制成形，再经预结与烧结等工艺而成。粉末坯料的成形，可采用模压或等静压压制。钨、钼、铼的预结和烧结通常在氢气气氛中进行，也可在真空中进行。钽、铌等金属则须在真空中进行。由于钨、钼、钽、铌、铼的熔点都很高，烧结温度均较高(一般为熔点(绝对温度)的60％～90％，即T_烧≈0．6～0．9T_熔)。烧结设备可用直接电阻炉(也称垂熔炉)、中频感应炉，以及间接电阻炉(如钨丝炉)。具体烧结温度，依材料种类及工艺设备条件而定。一些纯金属的烧结温度为：

通过控制原料粉末的纯度、粒度、压坯密度、烧结温度、烧结时间、升温保温降温制度以及烧结气氛等，保证烧成的坯料具有足够的密度、纯度以及细小而均匀的晶粒结构，便于随后的塑性加工。

(2)熔炼法。现在工业中最广泛应用的是真空白耗电弧熔炼和电子束熔炼。真空白耗电弧熔炼是制备钛、锆、钒及其合金铸锭的经济而有效的手段，也适用于铌、钽、钼及其合金铸锭的生产。电子束熔炼适宜制备纯度要求高的钽、铌、钼、铪、钨及其合金铸锭。依据熔炼对象的特点与要求，某些难熔金属可交叉进行电子束熔炼与真空白耗电弧熔炼。除以上两种熔炼方法外还有等离子束熔炼、惰性气体保护电渣熔炼、真空非自耗电弧熔炼、真空电弧凝壳炉熔炼等。上述方法制备的锭坯，经表面加工及质量检查合格后即可作为下一步塑性加工的坯料。

塑性加工   基本工艺流程如图3所示。各种材料之具体加工工艺，依材料之特点、坯锭的制取方法与产品要求而定。一般可选用热挤压、热锻，也可采用热轧、热旋锻、热旋压开坯。对塑性好的纯钽、纯铌也可用冷锻、冷轧开坯。开坯以后，可选用相应的热加工、温加工、冷加工和热处理，加工方法可选择轧制、旋锻、拉拔等。例如纯钽，铌板、带、箔材，可通过冷锻和多次冷轧配以相应的退火、表面处理等工艺而制得。而对纯钨、钼的熔炼坯须经热挤压开坯，粉末坯料可直接经过热轧、温轧、冷轧，配以相应的消除应力退火和表面清洗等工序可制得板、带、箔材等。对钽、铌、锆、铪丝材的生产，可将棒状坯料，在室温下旋锻、退火、表面清洗、阳极氧化，再经室温拉伸、退火及相应的表面处理等工序而制成。而对钨、钼丝材的生产，则要将粉末冶金法生产之坯条经过高温旋锻开坯、退火，再经多次热旋锻或是采用热轧方法制成φ3mm材料。然后涂以石墨乳润滑剂，再经过几十道次的热拉、温拉，丝材加热温度由1200℃左右逐渐降到500℃左右，而丝径由φ3mm减到十几微米。又如锆合金管材的生产则需要经过热锻、钻孔、包套、热挤压、除包套、内外表面机加工制成管坯，再经退火、轧管、拉伸、矫直、切断、无损探伤等50多道工序而制成。而对钨、钼管，也可用热旋压工艺制成。

热处理   主要有消除应力退火、再结晶退火(或完全退火)、固溶时效处理等。加热过程中应注意防止氧化、污染。

焊接   一般采用氩弧焊、等离子焊、电子束焊。也可采用钎焊，在焊接过程中必须采取保护气氛或真空等保护措施，防止焊接区的污染，保证焊接质量。

高纯难熔金属的制备   有化学提纯和物理提纯两类方法，经常是把两种方法结合起来使用。

化学提纯方法包括：(1)结晶精炼。即将原料溶入酸或碱中，控制条件使析出的化合物结晶纯化。如制取高纯钨粉工艺中，提纯仲钨酸铵，再经高纯氢还原而制成高纯钨粉。(2)热分解或H₂还原净化过的卤化物。如碘化物热分解而制取钛、锆等金属。(3)电解精炼。如钛的熔盐电解精炼等。

物理方法包括：真空熔炼、真空蒸馏、区域熔炼和形变再结晶等。真空熔炼包括电子束滴熔、电子束区域熔炼和悬浮熔炼等，是当前制取高纯难熔金属的基本途径。超高纯难熔金属电子束炉，常用旋转自耗电极，双电子枪或多电子枪熔化。其主要特点是：在电子束熔炼的高温和高真空的同时作用下，去除蒸气压较低的杂质非常有效，而且金属熔体可以控制，在处理过程中金属材料不受污染。通常是将化学提纯后的金属材料再经电子束真空熔炼、区域熔炼等技术提纯。其熔炼基本程序是：第一步是将已化学提纯之坯料经过电子束滴熔与重熔，在真空度10^-3～10^-4Pa条件下，金属熔体中的绝大部分间隙杂质和可蒸发的微量元素均可有效地除去；第二步是用电子束悬浮区域熔炼进一步除去其他杂质，即将杂质赶到端部去掉；第三步用无坩埚熔炼工艺，把悬浮区域精炼后的小尺寸金属棒熔铸成常规尺寸的高纯金属锭子，可进一步加工成所需规格之材料。对高纯金属粉末，也可采用粉末冶金工艺如真空热压等方法制成一定形状的制品，如微电子工业的溅射靶材。

用途   由于难熔金属材料的许多特性，使它们在电子、电光源、冶金、机械、化工、医疗、核能、航空、航天与军事工业等方面获得重要的用途。例如，钨、钼及其合金材料广泛用于各种电子管、电光源的灯丝、阳极、栅极、阴极、半导体器件的衬片与支座，各类电器开关之触头、接点等。各种高纯难熔金属及其合金制成的靶材用于制造大规模集成电路芯片。钽粉与钽丝大量用于制作电容器，占钽总消费量的2／3。铌管用于制造高压钠灯。锆及其合金材料用作反应堆之核燃料包套管、导向管和吸气剂等。铪材用作反应堆之控制棒。在航天、航空与军事工业方面，钛及其合金是重要的结构材料，大量应用。钨、钼、铼及钨渗铜，钨渗银材料可作火箭喷管。高密度钨合金可作屏蔽材料、惯性部件、穿甲弹体等。在化工方面，钽、铌、钛、锆材可制造耐腐蚀设备。此外，钽、钛及其合金材料可用于医学，植入人体。钨、钼丝材与板、片材可制作高温真空炉、氢气炉之发热体与隔热屏，钨合金可作氩弧焊电极，铪棒可作空气等离子切割电极。钼可作玻璃熔炉电极，钼合金还可作615ni铌不锈钢热轧穿孔顶头。钨是制造硬质合金的主要原料，占钨总用量的2／5，钨、钼、铌、铬、钒、钛等也是制造合金钢和有色金属合金的重要合金元素。铌、钼在这方面的用量占它们的总消费量的4／5，铬在这方面占其总消费量的7／10。

展望   现代高新技术的发展对难熔金属材料提出了更高的要求，今后难熔金属材料所面临的挑战是：(1)随着微电子技术的发展，集成电路结构已发展到亚微米范畴，难熔金属的高熔点、高导电性、高抗电移性等优良物理性能，使其成为微电子技术中的布线材料、栅极、比电阻层、扩散阻挡层、电容层等方面的重要材料。必须研制与发展5～8N以上的高纯难熔金属及化合物材料。(2)大规模、多品种的难熔金属材料的研制与生产，如大型核聚变用难熔金属结构材料。(3)难熔金属复合材料的研制与开发等。