W-Cr-Y-Zr合金的氧化行为

研究人员制备了W-Cr-Y-Zr合金并对其氧化行为进行了研究。Elisa等通过HIP和热处理（HT）技术制备了W-10Cr-0.5Y和W-10Cr-0.5Y-0.5Zr（wt%）合金，其表面图像结果显示了热处理的W-10Cr-0.5Y和W-10Cr-0.5Y-0.5Zr（wt%）合金的形态，热处理温度和时间分别为1550℃和1.5h。

结果显示HTed W-10Cr-0.5Y合金的晶粒尺寸明显增大，HTed W-10Cr-0.5Y-0.5Zr合金的晶粒尺寸略有增大。此外，在HIPed合金的晶界处观察到一些更细的纳米颗粒，这些颗粒广泛分布在HIP+HT合金的表面。氧化试验表明，所有合金的氧化率都低于纯钨的氧化率，加入Zr后在一定程度上降低了W-10Cr-0.5Y合金的氧化率。

此外，热处理对降低W-10Cr-0.5Y合金的氧化率有积极作用，但对W-10Cr-0.5Y-0.5Zr合金的影响不大。在氧化的初始阶段，W-10Cr-0.5Y-0.5Zr合金的质量增加在HT前后有一点变化。但在25小时后，HTed合金的质量增益突然增加，然后逐渐趋于稳定。笔者认为，这可能与Cr₂O₃保护膜的破坏及其后续修复有关。

EDS和XRD分析结果表明，合金的氧化层由Cr₂O₃层、Cr₂WO₆层和较厚的WO₃层组成。此外，在氧化层和基体之间的界面上也观察到少量的Cr₂O₃，这表明氧气通过整个氧化层并导致合金基体的氧化。值得注意的是，两种合金的氧化层厚度都在17微米左右，这意味着Zr的加入不足以改变W-10Cr-0.5Y合金的氧化性能。

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.

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