印度金属研究所于2012年出版了一篇题为《Ti–5Ta–1.8Nb: An Advanced Structural Material for High Performance Application in Aggressive Oxidising Environments》的综述文章，作者包括S. Saroja、M. Vijayalakshmi和Baldev Raj，所属研究机构分别为Indira Gandhi Centre for Atomic Research及PSG Institutions。本研究旨在强调Ti–5%Ta–1.8%Nb合金在强氧化环境中的高性能表现并总结其开发过程、工艺特性及应用潜力。
本论文的背景是印度三阶段核能计划推进中对先进材料的需求，特别是在快堆燃料后端循环中，核废料再处理装置需要具备出众耐腐蚀性能的结构材料。在核废料溶解装置中，燃料需在高温且高氧化性的硝酸介质中处理，这对材料的耐腐蚀性带来了极高的要求。钛（Ti）及锆（Zr）基合金以其优异的耐腐蚀性成为关键候选材料。本文聚焦于Ti–5%Ta–1.8%Nb这一新型钛合金的开发、物理冶金学特性研究以及耐腐蚀性能分析。
研究目标是全面解析Ti–5%Ta–1.8%Nb合金的显微组织、相变机制及腐蚀行为，以优化其性能满足核燃料再处理装置的要求。
本文解释了Ti–5%Ta–1.8%Nb合金的开发细节，合金的主要成分为钛（Ti）、钽（Ta）和铌（Nb），其中熔炼过程由Midhani和Hyderabad核燃料中心联合完成，并将其制成板材、棒材和导线。这一合金显示出α+β两相结构，在室温下保留约13%的β相。研究通过电子显微镜、差示扫描量热法及多种经验公式首次测定了β相转变行为及马氏体起始温度。
合金表现出复杂的相变机制，包括β相缓冷时的Widmanstätten转变，产生α+β片层结构；快速淬冷则形成两种马氏体形貌：板条状（伴随位错亚结构）和片状（伴随孪晶亚结构）。此外，不同温度下的等温处理引起β相向不同产物（如hcp α’、a”、晶胞缩小相ω）转变，其溶质分布显著影响二次相变的类型和形态。
研究还通过热机械加工调整了显微组织。通过两阶段热-机械处理，成功将片层α+β组织调整为以等轴晶α为主导的结构，β相呈孤立颗粒状分布。这种结构显著提升了合金的耐腐蚀性能。
利用X射线衍射与电子背散射衍射（EBSD）技术研究了合金的变形和转变织构。研究表明，冷轧与拉拔过程产生不同的变形织构，而高温β相的变形再结晶及其向α+β的相变会遗传既定织构。另外，重塑处理过程（如深度冷加工与过后退火）进一步细化晶粒，改善了合金的强度和韧性。
作者系统研究了显微组织对合金在不同环境（液相、蒸汽相和冷凝相硝酸）中的腐蚀行为。结果显示，等轴α晶+孤立β粒的组织表现出最低的腐蚀速率（ mpy），而片层状组织具有较高的腐蚀速率（~1.5 mpy）。这一差异归因于片层组织中α和β相之间的周期性微电池效应，而孤立分布的β相避免了这种不利因素。
作者进一步研究了通过多种工业常规热处理（如退火、淬火及时效）调控微结构对腐蚀性能的改变，发现经淬火并随后的时效处理得到的α+β结构具有最佳的耐腐蚀性。
研究还深入研究了腐蚀环境的氧化潜力对合金行为的影响。在11.5M沸腾硝酸中，不同相态的腐蚀速率表现为液相<蒸气相<冷凝相，这与酸的氧化性、浓度及抑制离子含量相关。凝结相由于酸浓度较低和缺乏钛离子自抑制效果，导致腐蚀速率最高。
采用RBS（卢瑟福背散射光谱）与XPS（X射线光电子能谱）表征了合金的氧化膜，发现氧化膜主要由TiO2（钛酸）和少量Ta2O5（钽酸）、Nb2O5（铌酸）组成。其中，Ta和Nb的氧化物表现出更高的稳定性，有助于改善总耐腐蚀性。
Ti–5%Ta–1.8%Nb合金以其低腐蚀速率（ mpy）、无焊接裂纹倾向及令人满意的力学性能成为核燃料再处理设备中高性能材料的潜在候选者。文章系统总结了该合金的优化途径，提供了显微组织对耐腐蚀性能的定量影响，揭示了不同环境下氧化膜的形成机制。最终，作者将该合金成功应用于溶解装置的填料丝制造，标志着这一开发的全面成功。
进一步地，文章还指出经济性问题是限制钛合金广泛应用的主要瓶颈。然而，通过优化合金成分、引入低成本制造工艺或开发新的生产技术，其应用前景极为广阔。
总体而言，这篇文章为钛合金在高氧化性环境中的工业应用奠定了坚实科学基础，同时也为今后的研究与工程应用提供了丰富的经验与思路。