Diffusion of oxygen in tantalum-based alloys

• Published in: Acta metallurgica 1986, Vol.34 (1), p.131-138
• Main Authors: Lee, J.S., Altstetter, C.J.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Condensed matter: structure, mechanical and thermal properties; Cross-disciplinary physics: materials science; rheology; Diffusion in solids; Diffusion of impurities; Exact sciences and technology; Materials science; Metals, semimetals and alloys; Physics; Specific materials; Transport properties of condensed matter (nonelectronic)
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(86)90240-3

The diffusivity of oxygen in tantalum and tantalum-based alloys was determined from EMF measurements on solid electrolytic cells over the temperature range of 873–1373 K (600–1100°C). Oxygen diffusion in tantalum was slightly decreased by small additions of Nb, V, Mo, Ni and Ti. Several percent of Mo and W in tantalum have a larger effect in lowering oxygen diffusivity, and Cr was particularly effective, lowering the oxygen diffusivity by more than an order of magnitude. A trapping model was used to bit diffusion data in tantalum-based alloys, and the trapping energies were compared with thermodynamic quantities and with calculated values of elastic interaction energy. The agreement was not good. Nous avons mesuré la diffusivité de l'oxygène dans le tantale et dans des alliages à base de tantale à l'aide de mesures de FEM sur des cellules à electrolyte solide, pour des températures comprises entre 873 et 1373 K (600–1100°C). La diffusion de l'oxygène dans le tantale était légèrement diminuée par de petites additions de Nb, V, Mo, Ni et Ti. Quelques pourcents de Mo et W avaient un effet supérieur dans l'abaissement de la diffusivité de l'oxygène dans le tantale; le Cr était particulièrement efficace, il abaissait la diffusivité de l'oxygène de plus d'un ordre de grandeur. Nous avons utilisé un modèle de piégeage pour rendre compte des résultats de diffusion dans des alliages à base de tantale et nous avons comparé les énergies de piégeage avec des quantités thermodynamiques et avec des valeurs calculées de l'énergie d'interaction élastique. L'accord n'était pas bon. Die Sauerstoffdiffusivität in Tantal und in Legierungen auf Tantalbasis wurde mit Messungen der elektromotorischen Kraft von elektrolytischen Festkörperzellen im Temperaturbereich zwischen 873 und 1373 K (600–1100°C) ermittelt. Die Sauerstoffdiffusion wurde in Tantal durch kleine Zugaben von Nb, V, Mo, Ni und Ti etwas verringert. Mehrere Prozent Mo und W zeigen im Tantal eine größere Wirkung bei der Verringerung der Sauerstoffdiffusivität. Cr ist besonders wirksam und verringert die Diffusivität um mehr als eine Größenordnung. Mit einem Einfangmodell wurden die Meßergebnisse an den Legierungen auf Tantalbasis ausgewertet. Die ermittelten Einfangenergien wurden mit thermodynamischen Werten und mit Werten, die aus der elastischen Wechselwirkungsenergie ermittelt worden sind, verglichen. Das Ergebnis war nicht gut.