W-Cr-Y三元合金的氧化行为

Calvo等研究人员通过HIP技术制备了Cr含量为8、10wt%,Y含量为0.3、0.5和1wt%的W-Cr-Y三元合金并研究其氧化行为。HIPed合金表面的微观结构图片显示,该合金具有精细的表面结构和均匀的成分。EDS分析显示,大部分亮灰色区域为富铬相,而深灰色不连续区域为富W相。与W-15Cr合金相比,W-Cr-Y合金的晶粒尺寸更低,只有0.5-1微米。这表明Y的加入可以起到抑制晶粒生长的作用。此外,在晶界观察到纳米级的黑色Y2O3颗粒,这是由于在HIPing过程中不稳定的氧化物分解造成的。

不同W-Cr-Nb合金的SEM图片

此外,在Y含量为1wt%的合金表面观察到富含Y-O的纳米颗粒。由于合金中Y含量相对较高,部分Y没有被氧化而富集在合金表面。氧化合金的横截面由薄的Cr2O3层、Cr2WO6层和WO3层组成。在WO3层和Cr2WO6层的界面上观察到大量的孔隙,这主要是由于氧化过程中产生的压应力和氧化物的体积膨胀。此外,在氧化的W-8Cr-0.5Y合金的表面也观察到大量的裂纹和孔隙。因此,当Cr含量低时,很难在合金表面形成连续致密的保护膜。在其他两种氧化合金的表面上观察到Y2W3O12颗粒。

W-10Cr-0.3Y合金表面的颗粒分布是相对分散的。当Y含量为1wt%时,涂层表面几乎完全被Cr2O3层所覆盖,只观察到少量的Y2W3O12相。W-Cr-Y三元合金的氧化率最高,W-10Cr-0.5Y和W-8Cr-0.5Y合金呈现类似的氧化行为,而W-10Cr-1Y合金的氧化率最低。因此,Y2W3O12颗粒可以促进Cr2O3保护膜的形成,Y元素可以显著提高W-Cr合金的抗氧化性。

氧化的W-10Cr-0.5Y合金的横截面SEM图片

参考来源: 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.

 

微信公众号

 

钨钼视频

2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

钨钼音频

龙年首周钨价开门红。