西安交通大学研发新型钽合金：2000℃ 下拉伸屈服强度提高一倍，成果登《自然》

西安交通大学金属材料强度全国重点实验室已成功研发出一种可在 2000℃ 至 2400℃ 超高温区域承载的塑性合金，为下一代超高温合金的开发开辟了新途径。这项研究成果已在《自然》杂志上发表。

航空航天领域的发展对金属结构材料在极高温度下的承载能力提出了严峻挑战，部分关键耐热部件的工作温度甚至超过 2000℃，远高于包括镍基高温合金在内的大多数金属材料的熔点。

目前，只有难熔金属有望满足超高温服役要求。其中，钽（tǎn）合金凭借其约 3000℃ 的高熔点和良好的综合性能，成为少数几类备选材料之一。然而，现有钽合金的高温强度不足，难以满足极端环境的承载需求。例如，美国国家航空航天局（NASA）早期开发的商用 T-222 合金，在 1926℃ 下的拉伸强度仅低于 100 MPa。

为解决这一难题，研究团队利用一种特殊的硼干预原位氧化反应，有效控制了第二相的尺寸和分布，成功设计并制备出一种新型氧化物弥散强化钽合金（B-ODS 钽合金）。该合金同时具备优异的室温拉伸塑性、超高温拉伸强度和热稳定性。

这种 B-ODS 钽合金在室温下表现出良好的强塑性，其抗拉强度超过 800 MPa，拉伸延伸率达到 35%，具备良好的加工成形能力。更引人注目的是，该合金在 2000℃ 和 2400℃ 下的拉伸屈服强度分别达到了 200 MPa 和 100 MPa，显著优于已报道的各类传统难熔合金及新兴的难熔多主元合金。

与传统钽合金相比，这种新型钽合金在 2000℃ 超高温下的拉伸屈服强度提升了一倍；而在承受相同 100 MPa 的载荷时，新合金的耐温上限比现有钽合金提高了约 500℃。此外，蠕变测试结果显示，该合金比传统难熔合金拥有更出色的长期服役潜力。