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TZM合金热力学分析

在TZM合金中，强化元素钛（Ti）、锆（Zr）和碳（C）会在合金中产生第二相强化和固溶强化。TZM合金在烧结中，钼粉中的氧（O）会和C发生反应生成CO，在这过程中C起到了脱氧剂的作用。另外，C还可以与保护气体H2共同作用降低合金中氧的含量。

采用热力学计算发现，TZM合金在烧结过程中，Ti、Zr与O结合的吉布斯能远低于C与O的结合能，因此Ti、Zr能与O优先结合形成TiO2和ZrO₂，C的脱氧作用大大降低。另外，由于强化元素Ti、Zr与压制坯体中吸附的氧或氮反应，这也降低了C的脱氧作用，使得TZM合金中C含量难以控制。

经过热力学分析，Ti、Zr、Mo与C反应生成的TiC、ZrC、Mo₂C在高温下分解、溶解而进入钼基体，如果合金中O含量较高，则有可能会发生以下反应：Ti（Zr）C+[O]→Ti(Zr)_nO_2n-1+CO₂或Mo₂C+[O]→Mo+CO₂。而这也是TZM合金在高温热处理后第二相全部为Ti和Zr氧化物的根本原因。

TZM合金中氧含量过高会与Ti、Zr反应生成相应的氧化物，导致晶界形成大量的第二相，恶化合金的机械性能。因此控制TZM合金的氧含量对保证材料的机械性能具有重要的影响。在制备合金的过程中，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体制备过程的氧含量，可以采用低氧钼粉和真空混粉等措施。

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