TZM的强化机理

简介

TZM合金主要有三种强化机理，包括固溶强化，第二相强化和形变强化，这三种强化使得TZM合金的性能得到较大的提升，较钼及其合金具有更大的优势，扩大了合金的使用范围。

固溶强化

TZM合金的固溶强化机理（solid solution strengthening）：固溶强化是指融入固溶体中的溶质原子造成基体晶格畸形，增大了位错运动的阻力，使得滑移难以进行，从而使得合金固溶体的强度与硬度增加。在溶质原子浓度适当时，可提高金属的强度和硬度，但同时金属材料的韧性和塑性会有所降低。TZM合金中的固溶强化的溶质原子是钛（Ti）、锆（Zr）等合金元素，它们溶解在钼（Mo）基体中，使其晶格发生畸变，增加了强度与硬度。其中溶质和溶剂原子尺寸差别越大，则强化效果越好。Zr和Mo的原子尺寸差别因子为+14.3，Ti与Mo原子差别因子为+4.4，因此在TZM合金中固溶强化主要是Zr的作用。虽然碳（C）与Mo的原子尺寸差别因子为-34.5，但是由于C在Mo中的溶解度较小，所以不予考虑。

第二相强化

TZM合金的第二相强化机理：在复合合金中，除了基体相之外，还有第二相的存在。当第二相均匀分布于基体相中，则会产生明显的强化作用，这种强化作用即第二相强化。其主要原理是第二相阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力。TZM合金中的第二相是指TiC和ZrC碳化物颗粒，它们均匀分布于Mo基体中有效的阻碍了位错运动，使得合金得到了强化。但是，实际上TZM合金中的碳化物不多，而氧化物较多。氧化物在一定范围内可以阻止位错滑移，提高合金的强度，但是给后期的热加工带来了困难，增加了合金的脆性。因此，相关学者认为可以在合金中添加氧化铝和氧化锆，提高其热加工性能。

形变强化

TZM合金的形变强化机理：TZM合金在再结晶温度下可以发生形变强化，且形变强化的效果随着变形量的增加而增加。形变强化的手段有：锻造、挤压和热轧等。在变形过程中合金的晶粒沿着加工方向拉长，导致晶格发生畸变，位错密度增加，并出现了二次晶粒，即细化晶粒，从而提高了合金的强度。经过形变强化后合金的强度、塑性和延性-脆性方面都有很大的改善。但是，合金经过退火处理后，强度有所下降。因此，相关学者提出，可以对合金进行氮化处理，使得合金基体内可以产生氮化钛质点，从而提高合金的硬度和拉伸强度。