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TZM合金熱力學分析

在TZM合金中，強化元素鈦（Ti）、鋯（Zr）和碳（C）會在合金中產生第二相強化和固溶強化。TZM合金在燒結中，鉬粉中的氧（O）會和C發生反應生成CO，在這過程中C起到了去氧劑的作用。另外，C還可以與保護氣體H2共同作用降低合金中氧的含量。

採用熱力學計算發現，TZM合金在燒結過程中，Ti、Zr與O結合的吉布斯能遠低於C與O的結合能，因此Ti、Zr能與O優先結合形成TiO₂和ZrO₂，C的去氧作用大大降低。另外，由於強化元素Ti、Zr與壓制坯體中吸附的氧或氮反應，這也降低了C的去氧作用，使得TZM合金中C含量難以控制。

經過熱力學分析，Ti、Zr、Mo與C反應生成的TiC、ZrC、Mo₂C在高溫下分解、溶解而進入鉬基體，如果合金中O含量較高，則有可能會發生以下反應：Ti（Zr）C+[O]→Ti(Zr)_nO_2n-1+CO2或Mo₂C+[O]→Mo+CO₂。而這也是TZM合金在高溫熱處理後第二相全部為Ti和Zr氧化物的根本原因。

TZM合金中氧含量過高會與Ti、Zr反應生成相應的氧化物，導致晶界形成大量的第二相，惡化合金的機械性能。因此控制TZM合金的氧含量對保證材料的機械性能具有重要的影響。在製備合金的過程中，要降低TZM合金的氧含量，最有效的措施是降低原料和合金粉體制備過程的氧含量，可以採用低氧鉬粉和真空混粉等措施。

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