TZM合金常用的製備方法有熔煉法和粉末冶金法。
熔煉法是將純鉬和一定量的Ti、Zr等元素在真空或氫氣保護下進行熔煉，然後採用鑄造或機械加工等方式得到TZM棒材或坯體；而粉末冶金法則是用高純鉬粉與THi2粉、ZrH2粉及石墨粉按比例均勻混合後經冷等靜壓成形，然後在保護氣氛下高溫燒結，得到TZM坯料。坯料再經過高溫熱軋(高溫鍛造)、高溫退火中溫熱軋(中溫鍛造)、中溫退火消除應力、然後溫軋(溫鍛)而得到TZM成品料。
大量研究表明，鉬合金的塑性-脆性轉變溫度(DBTT)和斷裂方式與晶粒尺寸、晶粒形貌、孔隙密度、組織結構、合金元素以及第二相粒子分佈等有關。因此，控制TZM合金添加元素和雜質元素品質含量對合金的力學性能至關重要。
表1 低碳電弧熔煉純鉬(LCAC)與TZM鉬合金
鍛造後的力學性能資料
試溫度/℃ |
合金 |
拉伸強度/MPa |
延伸率/% |
| -100 | LCAC | 1 003 |
0.8 |
| TZM | 1 232 |
1.9 |
|
| -50 | LCAC | 882 |
6.6 |
| TZM | 1 041 |
8.1 |
|
| 室温 | LCAC | 653 |
9.5 |
| TZM | 808 |
16.3 |
|
| 600 | LCAC | 388 |
2.7 |
| TZM | 628 |
4.8 |
|
800 |
LCAC | 351 |
2.8 |
| TZM | 539 |
4.0 |
|
| 1 000 | LCAC | 260 |
3.1 |
| TZM | 524 |
3.6 |
|
| 1 400 | LCAC | - |
- |
| TZM | 172 |
30 |
表2為TZM合金各元素的成分要求範圍，其中，氧和矽是要嚴格控制的雜質元素，坯體經預燒後如果仍有較高的氧含量，那麼在燒結時就會在晶界產生孔隙，從而降低合金強度，矽則主要在合金晶界產生夾雜，對合金性能產生不利影響。
表2 TZM合金成分%
成分 |
Ti | Zr | C | Si | O | Fe | Ni | N | Mo |
含量 |
0.4~0.6 | 0.06~0.12 | 0.01~0.04 | ≤0.006 | ≤0.003 | ≤0.01 | ≤0.005 | ≤0.003 | 余量 |
大量文獻證實，鉬基合金要在低溫取得好的拉伸性能，必須滿足晶粒細小、氧含量低和碳氧比高的條件。在TZM合金體系中，目前文獻報導最多、並具有優異性能的合金成分組成有Mo-0.5Ti-0.008Zr和Mo-0.5Ti-0.1Zr。它們既可以採用粉末冶金法製備，也可以採用熔煉法製備。
目前，美國Cleveland和H.C.Starck公司採用電弧熔煉法製備上述兩種合金，氧含量可以控制在0.002%以下，矽含量控制在10 mg/kg以下。
粉末冶金法和電弧熔煉法是製備TZM合金的常用方法，但最近也有文獻[12]報導採用鋁熱反應製備TZM合金。該方法是以MoO2、TiO2和ZrO2為原料，Al做還原劑，CaO做熔劑，反應中並添加一定量的C，通過鋁熱反應製備出合金反應體，然後將合金反應體在電弧熔煉爐中、氬氣保護下熔煉得到TZM坯料，最後坯料熱軋後在1 000℃真空退火6 h，得到的TZM合金。該方法有別于傳統製備方法，原料直接採用氧化物，降低了原料成本，並且採用該方法製備的合金具有高的硬度和熱軋後具有良好的可加工性，同時合金表面的Al和Si複合物使TZM合金的高溫抗氧化性增強。但該方法的一個缺點就是在成分調節和雜質去除時工藝相對複雜。
在製備TZM合金時，無論採用何種製備方法，最後一般都要進行擠壓、鍛造或軋製，以改善塑性和加工性能。但合金經過擠壓、鍛造或軋製後都會產生殘餘應力，因此要對合金進行退火處理。退火一般在真空或氫氣保護下進行。由於TZM合金中的Ti、Zr和C在合金中形成碳化物沉澱和Ti、Zr的固溶體，使合金的再結晶溫度提高。因此，TZM合金的退火溫度一般在1 150℃以上，而純鉬金屬一般在850℃左右。
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