钽和钽合金具有高密度、高熔点、耐蚀、优异的高温强度、良好的加工性等特点而被广泛应用于电子、化工、航空航天、武器装备等领域。 钽属难熔金属，在地壳中的平均含量约为 1.6×10-6 %。金属钽于 1802 年由瑞典化学家 A.G.Ekeberg发现，1922 年在美国扇钢公司进行工业化规模生产。世界钽资源主要分布在澳大利亚、巴西、加拿大等国家。钽和钽合金具有高密度、高熔点、耐蚀、优异的高温强度、良好的加工性、可焊性及低的塑／脆转变温度等优点，其优异的动态力学性能及经氧化处理后表面形成致密、稳定、高介电常数的无定形氧化膜等特点而被广泛应用于电子、化工、航空航天、武器装备等领域。1 钽及钽合金的性能 高纯钽材塑性极佳，其机械性能对于温度和应变率非常敏感。室温下，钽的加工硬化度很低，可进行深度冷加工，冷轧变形量超可超过 97 %。惰性气氛中，钽及其合金具有良好的高温机械性能。钽

  摘要：研究了含10-20%W的钽钨合金在700~900 ℃空气中的氧化行为。采用TG-DTA测定了Ta-W合金的氧化动力学，利用SEM、EDS和XRD分析了氧化物的特征。氧化试验表明，合金的氧化初期服从抛物线动力学，随后转入直线规律。在实验温度下，W的添加对Ta-W合金的抗氧化性能有很好的改善作用。Ta-10W、Ta-15W合金氧化产物中形成固溶体Ta2O5，而Ta-20W合金氧化后形成复合氧化物Ta22W4O67。固溶体和复合氧化物的形成阻碍了挥发。致密的氧化膜在氧化初期保护了氧的渗透。氧化层与基体合金之间较大的压应力和热膨胀系数的不匹配使氧化层破裂，导致氧化动力学服从线性规律。 引言钽(Ta)和钨(W)具有极高的熔点、良好的抗腐蚀性、高强度和弹性模量。Ta-W合金表现出许多高温金属所不具备的多种性能。由于这些独特的特性，Ta-W合金已被视为航空发动机结构材料的候选材料[1-3]。但由于

  1802年瑞典化学家安德斯·埃克伯格(AndersEkeberg)首次从矿物中提取了73号元素——钽(tantalum)，钽的命名源于其在酸中极佳的耐腐蚀性[1]。钽具有比钛更优异的耐腐蚀性[2−4]，只受强酸强碱环境影响，在人体内保持相对惰性[5]，从而可避免干扰生物组织[1]。通过在模拟体液中形成类似骨骼的磷灰石层，钽被证明具有生物活性并可与骨骼发生生物结合[6]。此外，纯钽及其主要氧化物均具有低的溶解度和毒性[7]，自1940年以来就一直在临床上使用，并广泛应用于诊断和植入物，总体效果显著[8]。在骨科、颅面和牙科相关研究中显示出优秀的生物相容性和安全性[9]，使用致密钽金属植入物骨整合术已被证明应用时间长达8~12年[10]。 骨科植入物的发展趋势从通过骨水泥、机械固定装置和表面附着等方式固定在骨上，逐渐转变为通过骨整合或

  0 引 言钼属于 VIB 族元素，原子序数42,相对原子质量95. 95,核外电子排布[Kr]4d5 5s1,电离能7. 5 eV,相对密度10. 2 g/cm3 ,熔点2622 , 比热0. 28 J/(g ·K) ,热导率142.1W/(m ·K) ,热膨胀系数5.3×10-6/K，钼具有体心立方结构，具有较明显的塑-脆变温度。随着光电子学与薄膜技术不断发展，高纯钼因其高熔点(2625℃)、高导热导电率、良好的耐腐蚀性、低比阻抗、良好的抗热震和抗热疲劳性质、好的韧性和延展性、中等硬度等特点，作为钼靶材通过溅射沉积在各类基材表面形成溅射膜，广泛应用于各种电子产品。如耐高压大电流半导体器件的钼引线、声像设备、照相机零件、高密度集成电路中的门电极、高精密电子工业的薄膜晶体管液晶显示器( TFT-LCD)和新型薄膜太阳能电池等。另外，高纯钼还可用于火箭喷

  铌钨合金的室温塑性好，能加工成板、棒及各种复杂的型材；高温强度高，相比于其他钨、钼及钽合金具有较低的密度， 成为航空航天及核工业青睐的难熔金属高温结构材料。铌合金对气体中O元素十分敏感，虽然O元素在铌合金中的溶解度较低，但是铌合金极易氧化，只有在抗氧化涂层保护下或真空环境下才能使用。低氧环境（20ppm对Nb521铌钨合金在不同温度下进行了氧化试验，研究工作环境中气体O元素的扩散对合金力学性能的影响。1 试验材料及方法 氧化用拉伸试样为 54mm×10mm×2mm的片状样，工作段尺寸长为20m、宽为4mm，Nb521合金的具体成分见表 1。 试样表面为再结晶退火后的轧制面，试样端面经切割的面进行 2000# 砂纸抛光，然后用水和酒精依次超声清洗后烘干。 在石英管多气氛反应管式炉内进行氧化试验，试验温度分别为500、600、700、800℃，氧化时间均为4h

  在航天飞行器研发和制造领域，结构复杂的构件用传统方式加工难度极大且生产效率和成品率低、成本高，甚至过于复杂的构件无法加工。 随着 3D打印技术的快速发展和应用，难熔合金复杂高温构件在航空航天、超音速飞行器领域也开始使用3D打印技术制造［1］。3D打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，生产效率、产品精度高，形状可复杂化、制造不受构件复杂程度的影响且具有独特的轻量化制造特点。3D打印制造能有效降低制造难度、减少材料消耗、降低成本，并减轻重量，可有效实现飞行器的轻量化［2］。由于3D打印难熔合金构件在高温环境下工作依然存在氧化问题，构件表面需进行抗氧化防护处理［3］。 由于3D打印难熔合金组织结构与传统压力加工合金材料的组织结构存在差异，采用现有的涂层材料及制备技术在3D打印难熔合金

  现有的基材中，Ta10w 合金具有很高的高温强度、力学性能好，可焊接、可延展、耐腐蚀、耐冲击。熔点3 080℃，但其高温抗氧化性能差，在不施加保护措施的情况下，Ta10w 合金和其他高温合金一样，在500℃左右就会出现 “pest ”氧化现象。在高温合金表面加制高温抗氧化涂层既可以显著提高合金的高温抗氧化能力，又能最大程度的保留合金的高温强度，对高温合金在高温下的氧化形成良好的保护。Ta10w 以其优异的高温性能广泛应用与航空航天、武器导弹、船舶工业等领域，如美国阿吉纳宇航飞船燃烧室就用该合金制造。 采用的另一种方法为双辉等离子渗镀技术，其特点是形成的表面合金化层与基体为冶金结合，结合强度高，组织致密，无气孔、裂纹等缺陷合金层厚度可控，最大可达300μm以上。制备工艺简单，成本低，可处理形状复杂的钽制品，该种方法制备的高温涂层过渡层非常致密，现有高性

  0 引 言 随着我国航空航天、导弹武器领域的不断发展，对材料表面满足充分的高温力学性能、良好的热腐蚀性能及抗高温氧化性能的高温涂层要求日益增高。现有的高温合金及涂层制备技术历经几十年科研改进，涂层体系趋于完善，使用温度的提高面临着比以往更艰巨的挑战。可用于航空航天领域的难溶金属包括钽、铌、钨、钼、铼，钽基合金有着比铌基合金更高的耐热温度和应力载荷，添加其他难熔金属后，钽基合金使用温度可达1800℃以上，但其热震性能仍存在较大问题，而Ta10w合金高温抗氧化涂层相关文章较少。在此环境下，本文作者希望通过本文方法，达到提高高温抗氧化涂层使用温度的目的。 现有的基材中，Ta10w合金具有很高的高温强度、力学性能好，可焊接、可延展、耐腐蚀、耐冲击。熔点3080℃［1，2］，但其高温抗氧化性能差，在不施加保护措施的情况下，Ta10w合金和其他高温合金一样，在500℃左

  增材制造技术 (AM，additive manufacturing)在骨科植入物领域应用的优势在于可以通过使用患者自己的医学影像数据来促进创建解剖匹配的设备和手术器械。另一个优势是易于制造复杂的几何结构，从而允许创建工程化的多孔结构和内部支撑结构，而使用传统的制造方法则难以轻易做到这一点。当患者骨骼的几何形状不在标准尺寸植入物的规格范围内，或者仅在定制的解决方案可为患者带来更好的临床效果时，通过增材制造与CT或MRI成像技术的结合制造定制骨科植入物可以满足特定患者需求，目前已成为医疗行业的一个重要领域。本文主要介绍了增材制造技术的过程以及该技术在骨科植入物领域的一些应用。一、制造过程简介（一）产品需求（Product requirements）增材制造骨科植入物制造过程的主要目标是通过将产品需求转移到产品中来满足患者的需求。这些要求受到每个单独的临床病例和患者情况的限制，在产品的整个开发过

  摘要：与其他种类的高温合金相比，高温铌合金具有密度低、高温(600~1600℃)比强度高、冷热成形性能优良、焊接性能好等优点，可以加工成形薄壁和复杂形状的零件，用来制造火箭发动机、卫星、宇宙飞船和导弹的姿态控制/轨道控制发动机的推力室身部延伸段等部件，是航天结构件的重要候选材料之一。为了满足航天发动机的需求，我国相继在美、俄铌合金的基础上仿制研发了多种火箭发动机用铌合金结构材料，其中使用最多的是C-103和Nb521合金。本文对铌合金的分类、航天用铌合金的发展、应用及进展情况进行了综述。针对应用较为广泛的C-103、PWC-11、Nb521合金及在研的低密度铌合金进展情况进行了重点介绍，并讨论了航天用铌合金研究目前存在的问题，对未来发展更高强度、更高强韧性和轻质化的新型铌合金，以及更高温度、长寿命的高温抗氧化防护涂层的研究方向进行了展望。关键词：铌合金；航天应用；C-103；Nb521；低

  3D 打印技术是一种增材制造技术，该技术能迅速达到高温，使样品达到烧结温度，不受模具原始形状限制，可以制备形状复杂的零部件，加工精度高，避免后续机加工给产品带来缺陷等优点，被广泛应用于生物医学、航空航天及其他超精密器件、工业、建筑业、考古学等领域 。3D打印对原料粉末要求较高，一般要求粉末纯度高、球形度好、较窄的粒径分布范围、低氧含量等，以保证铺粉的顺利进行以及打印制品的良好性能。使用形状不规则的粉末进行 3D 打印，粉末流动性会显著降低，从而引起粉层密度降低及粉末分布不均匀等问题。制备球形粉末的方法有多种，其中等离子球化技术因可以显著提升颗粒球形度、降低粉末杂质含量而受到广泛关注。且热等离子体温度高、冷却速率快，适用于高熔点金属及合金粉末的球化，拓宽了 3D 打印适用材料范围。3D 打印技术的出现为难熔金属材料的制备提供了一种新思路，快速制备得到具有复杂形状的难熔金属制品成为可能。近年来

  钨和钽在电力照明行业和电容电气领域的应用开启了难熔金属工程材料应用的新纪元。作为典型的难熔金属，钨(熔点为 3410℃)由于具有优异的高温机械性能、良好的导热性、较低的热膨胀系数以及较高的电子发射系数，在航空、高温结构和电子工业领域有着广泛的应用 。与钨相似，金属钽也具备较高的熔点(2996 ℃) ，并且由于其具有良好的耐腐蚀性、较强的抗电子迁移能力和良好的生物相容性而被广泛应用于化工领域、电子工业领域和生物医用领域 。与传统的制备方法相比、3D打印是一种高效率、高精度和高原料利用率的制造成型技术，能满足难熔金属复杂结构件及超细晶组织的要求，这进一步拓宽了难 熔金属材料的应用领域。3D打印对原料粉末的流动性和氧含量均有较高的要求，需要更高精度的球形钨粉和钽粉。等离子球化技术可实现球形钨粉和钽粉的球化，基原理是将等离子的能量传递给粉末，粉末获得较高能量后熔化，在表面张力作用下形