钽合金因其优异的耐高温性和耐侵蚀性，在刻薄工况环境下的利用越来越多，但其偏高的价值对于扩大利用领域和用量有着很大的故障作用。对于高钨钽合金而言，造备成本高的一个沉要原因就是加工时成材率很低。钽是高活性金属，露出在300℃以上的空气中时极易吸氧。钽合金尤其是高钨钽合金的强度较高，变形加工出格是开坯阶段往往在1000℃以上进行。这会导致钽合金急剧氧化。因表表氧化而造成的资料损失大大降低了资料的收得率，并使热加工工件的表表质量降低
；垢舐芳庸すば虼春艽蟮哪烟。本文钻研了高钨钽合金热加工中氧对工件表表的作用及其导致的工件表表的缺点类型，以期对钽合金在热加工过程中的氧化景象有个明确意识。

1、尝试

在现实工况环境下加热高钨钽合金工件，进行自由铸造或型模铸造，铸造实现后天然冷却至室温。观察锻件表表情况。将锻件热轧成板，一面留有铸造裂纹
；另一面将铸造裂纹用砂轮打磨干净。另取热铸造产品横截面进行微区硬度检测，相识从表表层到内部的硬度变动，以此揣摩氧的作用深度。

2、了局与会商

2.1 高钨钽合金的热加工缺点

高钨钽合金的开坯加工和热加工温度通常均在1000℃以上，甚至达到1300℃以上。在加热和热变形过程中。由于钽和氧的亲和性及氧在钽合金中较大的扩散速度，工件表表层大量吸氧，天生氧化层，最表层为高价氧化物，因体积比基体增长好多。导致了表表层的粉化和崩溃，如图1所示。由次表表层到基体，氧含量逐步降低，形成较厚的固溶体硬化层。

变形时易产生表表裂纹，后续的机加工极度难题，易危险刀具。降低机加工效能，增长资料的加工损耗。

由此而造成的资料损耗极度大(仅表表氧化层脱落即可使资料损耗5％以上。吸氧固溶硬化层被机械去除的比例更大)，以至资料的收得率极度低。当损耗过大时，由于产品尺寸的限度，有可能造成单个产品的齐全报废。加大产品投料尺寸，则增长了加工余量，造成浪费，大大降低了产品成材率，尤其对幼尺寸的产品更为严沉。

表层晶粒较难变形，晶界处易形成裂纹。铸造自由表表多为颗粒状凸起。凸起颗粒间是白色疏松的高价氧化物。如图2所示。由于氧沿晶界扩散较快，表表热裂多沿晶界形成。且与氧化过程相互推进，形成恶性循环。

热铸造过程中，因状态不休变动，锻件的表表积也会不休变动。表表积增长时，新鲜表表出露，与氧结合形成新的氧化表表和渗氧层
；表表积减幼时，则已氧化的表表易形成折叠。反复铸造时，裂纹深刻锻件内部形成折叠性裂纹，见图3。持续变形，这种折叠会造成表表大裂纹，且越来越深。在本钻研的加工过程中，铸造平面上这种裂纹的深度可达4mm以上，见图4。

热轧板的表表裂纹凭据轧前表表情况的分歧而有所分歧。若轧前表表有裂纹残留，则轧造时根基在原有裂纹地位上扩大，新生裂纹较少，如图5(a)
；若轧前表表裂纹处置较干净。则轧造中表表多产生与轧造方向相垂直的密集幼裂纹，如图5(b)。在热轧板的侧边，则产生与轧造方向约成450角的交叉裂纹，见图6。

钽合金表表增氧硬化不仅对热加工有很大影响，当热加工产品表表硬化层未去除干净时，还会对后续的冷加工造成很大影响。尤其是持续进行板材冷轧时。表层氧含量高时，变形抗力增大，增大了轧造力。减幼了路次变形量，也使最幼轧造厚度变厚，同时产生边部侧裂纹和表表微裂纹的可能性也大大增长。

钽合金中氧含量增高，提高了强度，降低了塑性。热加工过程中表表增氧硬化，使工件内表的组织机能和力学机能差距变大。尤其是热加工中，工件内部维持原来的低氧高塑性状态。工件表表层为高氧硬化状态．再加上工件表表温度低于内部温度，使工件表表层塑性降低很大，资料内部的大塑性流动使不易变形的表表被拉裂。

2.2 热加工产品的表表硬化分析

在肯定领域内。钽合金硬度随氧固溶量的增长而增大。丈量合金的硬度可间接反映氧的固溶量。

取热加工产品横截面进行微区硬度检测，可知从表表层到内部的硬度变动。图7标了然热锻件端部的显微硬度丈量部位。表l是由表表向内部的丈量了局。由表可见，显微硬度的变动趋向是越靠边部越高，表层硬化层的厚度约为2 mm左右，裂纹尖端处的硬化层幼于1mm，硬度的最大增长值可达2700MPa左右．增硬约1.7倍。随硬度的增长，资料塑性降低，变形中产生裂纹。由此可见，热铸造中钽合金表表的吸氧量极度大。因而必要通过采取一些措施，来削减工件的表表增氧。

2.3 钽合金的热加工防护

通常，能够采取以下的步骤来削减氧的侵入：工件表金属包套、表表涂层嗍、
；た掌尤取⒓本缍淌奔尤群蜕俾反未蟊湫渭庸さ。

包套后加工在钽合金热铸造开坯阶段很难做到，这是由于合金开坯铸造温度很高．很难找到可匹配的耐热资料，通常的资料在1000℃以上都比钽合金软碍多，变形使剽些包套资料很容易就会被打薄分裂或扯破，不仅失去
；ぷ饔，还会影响加工过程的操作。本钻研中，在工件表表涂以相宜的表表玻璃基防氧化涂层．在变形前的加热阶段和加工变形过 程中，都能够有效地预防工件的剧烈氧化。加工后只需用砂轮打磨或喷砂方式断根表表残留涂层即可。

若玻璃基抗氧化涂层成分拔取不当。则抗氧化成效会大大降低，有时甚至会在热加工一路头即大量脱落，失去防护成效
；选取
；た掌尤？稍し拦ぜ在加热过程中的氧化，但变形过程中。使用
；て宀僮髂讯却，很难起到
；ぷ饔。且气体亏损大，会风险操作人员身段健康
；选取短时急剧加热、少路次大变形加工等短工艺流程，可削减工件处于高温状态的功夫，对于削减工件的表表氧化有积极作用。

现实加工过程的操作中．应凭据加工工件的要求和现场具体前提，选择相宜的抗氧化措施，以求达到最佳能效比。

3、结论

(1)钽棒、钽板等钽合金资料在热加工过程中，表表层大量吸氧，粉化严沉，使次表表层因氧的固溶而硬化，塑性降低，导致产生表表裂纹。且裂纹尖端处持续急剧氧化。

(2)热加工钽合金工件表表硬化层的厚度可达到2mm左右，由表及里硬度逐步降低，显微硬度的最大差值能够达到2000MPa左右。

(3)相宜的表表
；ね坎，在热加工变形过程中，可有效降低工件的氧化速度，削减氧化风险。现实加工过程的操作中，应凭据加工工件的要求和现场具体前提，选择相宜的防氧化措施，以求达到最佳能效比。

参考文件：

【l】 娄燕雄，刘贵材．钽铌译文集【M】．长沙：中南工大出版社，1987．12-33．

【2】 罕见金属手册编纂委员会．罕见金属手册(Ⅱ。)嗍．北京：冶金工业出版社．1995．462．463．

【3】娄燕雄，刘贵材．钽铌译文集【M】．长沙：中南工大出版社，1987．134-139．

【4】 娄燕雄，刘贵材．钽铌译文集【M】．长沙：中南工大出版社．1987．5l-64．

【5】 湛峰，李艳．钛合金在等温铸造时的氧化行为【J】．热加工工艺，2008，37(7)：96-98．