碳掺杂钽钨铪合金(Ta-W-Hf)的热锻与退火过程中微观结构演变及其对力学性能的调控机制

本研究系统探讨了碳含量（0.01–0.025 wt%）对Ta-8W-2Hf基合金微观结构演变及碳化物析出行为的影响。通过高温真空烧结与电子束熔炼制备合金，结合热锻与退火工艺，揭示了碳掺杂通过Ta2C碳化物在晶界与晶内的差异化分布（如[001]matrix∥[1?01]Ta?C取向关系）显著调控晶粒细化与界面共格性，为提升 refractory alloys（难熔合金）的高温力学性能与热稳定性提供关键理论依据。

　　

Highlight

这些发现突显了碳含量在调控碳化物分布和界面共格性中的关键作用，深刻影响了Ta-W-Hf基合金的力学性能和热稳定性。

The effect of carbon content on microstructures in as-forged samples

图1展示了锻态合金的微观结构特征。每个样品的中心与边缘区域分别显示于子图“-I”和“-II”中。TaWHf合金见图1(a)，锻态TaWHf-0.01C合金见图1(b)，锻态TaWHf-0.025C合金见图1(c)。三种合金的形貌未观察到明显差异。锻造引起的剪切痕迹（以黄色虚线标注）揭示了热机械加工过程中晶粒的变形与断裂方向。

Conclusions

本研究系统探讨了碳含量（0.01–0.025 wt%）对Ta-8W-2Hf基合金微观结构演变和碳化物析出行为的影响。结果表明，碳掺杂有效细化晶粒结构并显著改变碳化物分布。在低碳含量（TaWHf-0.01C）合金中，退火过程导致细小且均匀分布的Ta₂C沉淀形成（如图13(b)和13(c)所示），而高碳（TaWHf-0.025C）合金中的碳化物仍主要位于晶界。此外，确定了Ta基体与Ta₂C之间的界面具有[001]_matrix∥[1?01]_Ta?C和(200)_matrix∥(1?011)_Ta?C的晶体学关系。这些发现突显了碳含量在定制碳化物分布和界面共格性方面的作用，深刻影响了Ta-W-Hf基合金的力学性能和热稳定性。