W-Cr-Y-Zr合金的氧化行為

研究人員製備了W-Cr-Y-Zr合金並對其氧化行為進行了研究。Elisa等通過HIP和熱處理（HT）技術製備了W-10Cr-0.5Y和W-10Cr-0.5Y-0.5Zr（wt%）合金，其表面圖像結果顯示了熱處理的W-10Cr-0.5Y和W-10Cr-0.5Y-0.5Zr（wt%）合金的形態，熱處理溫度和時間分別為1550℃和1.5h。

結果顯示HTed W-10Cr-0.5Y合金的晶粒尺寸明顯增大，HTed W-10Cr-0.5Y-0.5Zr合金的晶粒尺寸略有增大。此外，在HIPed合金的晶界處觀察到一些更細的納米顆粒，這些顆粒廣泛分佈在HIP+HT合金的表面。氧化試驗表明，所有合金的氧化率都低於純鎢的氧化率，加入Zr後在一定程度上降低了W-10Cr-0.5Y合金的氧化率。

此外，熱處理對降低W-10Cr-0.5Y合金的氧化率有積極作用，但對W-10Cr-0.5Y-0.5Zr合金的影響不大。在氧化的初始階段，W-10Cr-0.5Y-0.5Zr合金的品質增加在HT前後有一點變化。但在25小時後，HTed合金的品質增益突然增加，然後逐漸趨於穩定。筆者認為，這可能與Cr₂O₃保護膜的破壞及其後續修復有關。

EDS和XRD分析結果表明，合金的氧化層由Cr₂O₃層、Cr₂WO₆層和較厚的WO₃層組成。此外，在氧化層和基體之間的介面上也觀察到少量的Cr₂O₃，這表明氧氣通過整個氧化層並導致合金基體的氧化。值得注意的是，兩種合金的氧化層厚度都在17微米左右，這意味著Zr的加入不足以改變W-10Cr-0.5Y合金的氧化性能。

參考來源: Fu T, Cui K, Zhang Y, et al. Oxidation protection of tungsten alloys for nuclear fusion applications: A comprehensive review[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2021, 884: 161057.

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