Ta10W(eine Tantallegierung mit 10 % Wolfram) besitzt eine einphasige Mischkristallstruktur, bei der Wolframatome gleichmäßig im raumzentrierten kubischen Gitter von Tantals verteilt sind. Seine Mikrostruktur zeichnet sich nach dem Glühen durch gleichmäßige achsenaquivalente Körner aus, die typischerweise eine Größe von 5 bis 20 μm aufweisen, ohne eine deutliche Ausscheidung einer zweiten Phase. Daher verfügt die Legierung sowohl über eine hohe Festigkeit als auch eine gute Plastizität (die Dehnung kann 15 bis 20 % erreichen). Die in Tantal und seinen Legierungen enthaltenen Elemente weisen hohe Schmelzpunkte auf, und Ta besitzt eine starke Affinität zu Zwischengitterelementen (H, O, C, N). Bei traditionellen Schmelzverfahren bilden sich in der Mikrostruktur von Tantal oder Tantallegierungen leicht Zwischengittermischkristallphasen oder Verbindungsphasen, was die Materialeigenschaften beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist die Anwendung traditioneller Gießverfahren bei der Herstellung schmelzbarer Legierungen relativ begrenzt.
Um die oben genannten Eigenschaften schmelzbarer Legierungen zu adressieren, wenden Forscher im In- und Ausland hauptsächlich Pulvermetallurgie, Vakuum-Elektronenstrahlschmelzen und additive Fertigungstechnologien an, um hochleistungsfähiges Tantal und Tantallegierungen herzustellen. Die Tantal-10-Wolfram-Legierung verfügt über eine hohe Hochtemperaturfestigkeit, gute Duktilität, Schweißbarkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, wodurch sie für Hochtemperatur-, Hochdruck- und korrosionsbeständige Arbeitsumgebungen geeignet ist. Sie wird daher weit verbreitet in der chemischen Industrie, der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergieindustrie sowie für Hochtemperaturbauteile eingesetzt. Allerdings weist die Ta10W-Legierung unter atmosphärischen Bedingungen eine relativ geringe Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit auf. Bei 500 °C tritt an der Ta10W-Legierung eine sogenannte „Pestoxidation“ auf; mit steigender Temperatur verstärkt sich die Oxidation, bis zur vollständigen „Pulverisierung“ und Zerstörung des Materials. Mittels eines Schlammerschmelzverfahrens bei 1500 °C bis 1600 °C über eine Dauer von 10 bis 30 Minuten wurde auf der Legierungsoberfläche ein Silizidbeschichtungsfilm mit guter thermischer Stabilität und hoher Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit hergestellt. Diese Beschichtung schützt das Legierungsgrundmaterial vor Hochtemperaturkorrosion oder verlangsamt die Korrosionsrate, erhält die Zusammensetzung des Legierungsgrundmaterials und bewahrt bei Raumtemperatur mindestens 90 % der ursprünglichen Grundmaterialfestigkeit sowie eine Dehnung von mindestens 10 %. Ausobachtungen und Analysen ergaben, dass das statische Oxidationsversagen des Silizidbeschichtungsfilms auf der Legierungsoberfläche durch eine kontinuierliche Oxidation und Ablösung des Beschichtungsfilms verursacht wird, während das thermische Stoßoxidationsversagen auf Mikrorisse zurückzuführen ist, die sich aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Beschichtung und Grundmaterial bilden. Je näher die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Beschichtung und Grundmaterial aneinander liegen, desto besser ist die thermische Stoßbeständigkeit der Beschichtung.
Derzeit werden zur Verbesserung der Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von Tantal-Wolfram-Legierungen unter atmosphärischen Bedingungen hauptsächlich Legierungszusatzschutz und Oberflächenbeschichtungsschutz angewendet. Durch Legieren lässt sich die Oxidationsbeständigkeit der Legierung verbessern, doch müssen die Legierungszusatzelemente einen bestimmten kritischen Wert überschreiten, um das Grundmaterial zu schützen – dies beeinflusst unvermeidlich andere Eigenschaften der Legierung und verursacht insbesondere einen Rückgang der Hochtemperaturmechanikeigenschaften des Grundmaterials. Daher weist das Legieren gewisse Einschränkungen auf. Das Aufbringen einer Beschichtung auf die Legierungsoberfläche schützt das Legierungsgrundmaterial vor Hochtemperaturkorrosion oder verlangsamt die Korrosionsrate, erhält die Zusammensetzung des Legierungsgrundmaterials und stellt sicher, dass die Raumtemperaturfestigkeit des Grundmaterials mindestens 90 % der ursprünglichen Festigkeit und die Dehnung mindestens 10 % der ursprünglichen Dehnung beträgt.
Zur Herstellung werden Elementpulver mit einer Reinheit von 95,7 % und einer Maschenweite von mindestens 250 in einem bestimmten Verhältnis homogen gemischt, mit Essigsäureethylester als Lösungsmittel versetzt, gründlich gerührt und gemahlen, bis Korngröße und Viskosität des Schlammes die Anforderungen für das Sintern erfüllen. Als Beschichtungsverfahren wird entweder Tauchbeschichten oder Sprühen angewendet. Nach dem Beschichten werden die Proben im Vakuum gesintert. Da der Schmelzpunkt von Ta10W mit 3080 °C extrem hoch ist, ist zur Bildung einer Beschichtung auf der Legierungsoberfläche durch Mischkristallbildung und Diffusion neben der Eigenschaft des Beschichtungselementpulvers, Mischkristalle und halbe Mischkristalle zu bilden, auch die Wahl einer höheren Sintertemperatur für die Beschichtung erforderlich. Aufgrund von Forschungsarbeiten wurde schließlich das folgende Sinterverfahren für die Beschichtung festgelegt: 1500 °C bis 1600 °C mit einer Haltezeit von 10 bis 30 Minuten.
