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.
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.
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 |
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.
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.
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.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Darf Molybdän an normaler Luft erhitzt werden?
Welche Schutzgasreinheit verlangt Molybdän?
Wie lässt sich 3D-gedrucktes TZM zerspanen?
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