Materials & Alloys W3D-MAT-32 ISO/ASTM 52900 Validiert

Molybdenum and TZM: High-Temperature AM for Furnaces and X-Ray

Molybdenum and TZM in metal AM: melting point 2,623 °C, high strength up to 1,400 °C, rotating X-ray anodes, furnace heating elements, and fusion divertors.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 9 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

Molybdenum and TZM (Mo-0.5Ti-0.08Zr-0.02C) withstand extreme temperatures up to 1,400 °C. AM processing requires bed preheating > 600 °C to navigate the ductile-to-brittle transition.

  • Extremer Schmelzpunkt von 2.623 °C und Dauerfestigkeit im Hochtemperaturofenbau bis 1.400 °C.
  • TZM-Legierung verhindert Rekristallisationsversprödung durch feindisperse Titan-Zirkon-Karbide.
  • Duktil-Spröd-Übergangstemperatur (DBTT) erfordert Bauplattenvorheizung von mindestens 600 °C bis 800 °C.
  • Perfekt für Röntgen-Drehanoden und Hitzeschilde mit innenliegenden Kühlkanälen.
Schmelzpunkt
2.623 °C (Refraktär)
Einsatztemperatur
bis 1.400 °C (Vakuum)
DBTT-Schwelle
ca. 150 - 350 °C
Wärmeleitfähigkeit
138 W/(m*K)

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Eigenschaft TZM-Legierung (Mo-Ti-Zr-C) Reines Molybdän (Mo > 99.9 %) Wolfram (W)
Schmelzpunkt 2.620 °C 2.623 °C 3.422 °C (Höchster Wert)
Rekristallisationstemp. 1.400 - 1.500 °C 950 - 1.150 °C 1.300 - 1.500 °C
Zugfestigkeit bei 1.000 °C 380 - 450 MPa 120 - 180 MPa 400 - 480 MPa
Kriechbeständigkeit Sehr hoch (Karbidverfestigt) Mäßig oberhalb 1.000 °C Extrem hoch
Vorheizbedarf im LPBF Mindestens 600 - 800 °C Mindestens 500 - 700 °C Mindestens 800 - 1.000 °C
01

Ductile-to-Brittle Transition Temperature (DBTT)

Molybdän kristallisiert kubisch-raumzentriert (krz). Bei Raumtemperatur liegt der Werkstoff unterhalb seiner Duktil-Spröd-Übergangstemperatur (DBTT): Er ist extrem spröde und bricht bei Schlagbeanspruchung interkristallin. Sauerstoffatome seigern an den Korngrenzen und schwächen die atomare Kohäsion. Erst oberhalb von 300 bis 500 °C wird das Material zäh. Im 3D-Druck muss die gesamte Bauplatte oberhalb der DBTT gehalten werden, damit Eigenspannungen plastisch relaxieren können.

02

Rotating X-Ray Anodes for High-Flux Medical CT

In medizinischen Hochleistungs-CTs bombardieren Elektronenstrahlen mit mehreren Kilowatt eine rotierende Metallanode zur Röntgenstrahlerzeugung. 99 % der Energie wird in Gluthitze umgewandelt. Aus TZM gedruckte Anodenrotoren verfügen über integrierte interne Kühlkanäle und wiegen 40 % weniger als massive Schmiedekörper, was Rotationsgeschwindigkeiten von über 10.000 U/min erlaubt.

03

Fusion Divertor Targets and Thermal Heat Shields

In Fusionsreaktoren (Tokamaks wie ITER oder Wendelstein 7-X) treffen Plasma-Wärmeströme von 10 bis 20 MW/m2 auf die Reaktorwand. Molybdän und TZM widerstehen diesen extremen thermischen Schocks ohne Schmelzen und besitzen eine geringere Tritium-Rückhalterate als Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Darf Molybdän an normaler Luft erhitzt werden?
Nein. Molybdän bildet oberhalb von 500 °C flüchtiges Molybdäntrioxid (MoO3), das bei 650 °C sublimiert – das Bauteil löst sich buchstäblich in Rauch auf. Es darf bei hohen Temperaturen nur im Vakuum oder unter Inertgas betrieben werden.
Welche Schutzgasreinheit verlangt Molybdän?
Reinstes Argon 6.0 (99.9999 %) mit Restsauerstoffkonzentrationen unter 5 ppm, um Korngrenzenversprödung auszuschließen.
Wie lässt sich 3D-gedrucktes TZM zerspanen?
TZM ist abrasiv und neigt zu Kantenausbrüchen. Es wird mit positiven Spanwinkeln, scharfen PKD- oder TiAlN-Hartmetallwerkzeugen und moderaten Schnittgeschwindigkeiten gefräst.

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