Ta2O5-WO3-RxOy系统相关系及TaW基抗氧化合金组分优化

This proposal is based on the actual demand of developing anti-oxized TaW based multicomponent alloys. The phase relationship of oxides and oxidation reaction in range of 1773K to 1973K of Ta-W muliticomponets alloys will be investigated through thermodynamic calculation method. Begining with the researchment of Ta2O5-WO3-SiO2 ternary system, the influnce on the liquid phase formation on the connection between oxidzed layers/alloy matrix will be studied. Through the simulation oxidation reaction in temperature regain of 1773-1973K，the influence trend of antioxidant capacity of Hf, Ti, Cr and other elements on the TaW alloy will be studied. The components design will based on the experimental results. The influence mechanism will be determined by studying the oxidized dynamics. After optimization of alloy components, in low-pressing, a new anti-oxidized in 1773K TaW alloy with high temperature strength will be developed.

结合申请单位高温自抗氧化TaW基多元合金材料设计的实际需求，通过热力学计算方法, 对多组元TaW基合金1773K-1923K温度下的氧化层的相关系和氧化反应进行研究。从研究Ta2O5-WO3-SiO2三元系统的相关系入手，研究在系统中液相产生对氧化层与合金基体结合及对基体氧渗透能力的影响。通过计算模拟1773-1973K温度下的氧化反应；得到Hf、Ti、Cr等元素对TaW合金抗氧化能力的影响趋势。以此为基础进行合金组成的设计。研究合金的氧化动力学，得到液相对氧化动力学的影响机制。对合金成分进行优化，研发在加工性能要求不高的情况下，在1773K温度下抗氧化的新型TaW基合金。

本项目研发在加工性能要求不高的情况下，在1773K温度下抗氧化的新型TaW基合金。通过研究钽钨及合金元素氧化物高温相关系入手，构建了合金氧化物相图。开展合金成分设计和不同温度下的氧化实验，得到了具有一定抗氧化性能的钽钨合金，此合金在不加抗氧化涂层的情况下在1773K短时间内可以经受氧化腐蚀。开展了以下工作：.1）、Ta2O5-WO3-RxOy相关系研究：.（1）Ta2O5-WO3-SiO2 三元系统相关系研究：构建了三元系统在1473K的亚固相相容关系以及1573K以上温度液相产生区域。.（2）Ta2O5-WO3-Al2O3 三元系统相关系研究: 研究了三元系统在1473K的亚固相相容关系以及1573K以上温度液相产生区域，构建在该等温截面下的三元亚固相图。.（3）Ta2O5-WO3-RxOy（R=Ti,Hf,Zr,Cr）三元系统：构建了三元系统在1473K的固溶关系以及亚固相相容关系。.（4）Ta2O5-WO3-Al2O3 -SiO2四元相关系，研究了四元系统的亚固相相容关系，构建在该等温截面下的四元亚固相图.2）、多元抗氧化合金组分设计.（1）在前期氧化物相关系研究的基础上，设计了以Si、Ti、Al作为抗氧化合金元素。采用热压方法制备合金，研究了Si、Ti、Al其作为合金元素添加对合金制备、合金微观结构、力学性能的影响。.（2）Ta-W合金的氧化行为研究，研究发现，W含量的增加提高了Ta的抗氧化能力。确定了Ta-W合金的氧化动力学，分析了氧化机理。.（3）研究Si, Ti, Al,的氧化行为，研究表明发现，Si，Ti的添加对Ta-W合金的抗氧化能力提高不大。 添加Al 后形成的（TaW）2Al合金在1273K下氧化遵循抛物线规律，在合金表面会形成致密的Al2O3氧化层，对合金起到保护作用。.3）、合金组分优化及高温力学性能研究.(1) 在上述研究基础上，设计了Ta-W-Ti-Al多元合金，研究发现，多元合金具有简单固溶相。.(2) 对多元合金的氧化行为进行研究，结果显示多元合金具有较好的抗氧化能力，根据工业标准，在1173K具有自抗氧化能力。在1773K下30分钟内不发生粉化性氧化。.(3).研究了多元合金的高温力学性能，压缩强度在1273K有所下降。.(4).采用悬浮熔炼方法制备了均匀，致密的Ta-W-Ti-Al 合金