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钽铌固溶体在极端环境下的失效，首要机制源于高温氧化引发的表面防护体系破损。其表面形成的 Ta₂O₅与 Nb₂O₅混合氧化膜虽具防护性，但高温环境下会出现氧空位增多、结构稳定性下降问题，氧原子扩散速率加快，导致氧化膜增厚并产生内应力。当温度超过 800℃时，部分氧化物可能发生蒸发或相变，使氧化膜出现裂纹、剥落，失去对基体的阻隔作用，基体金属持续与氧气反应，引发内部氧化和组织劣化，蕞终导致力学性能与耐蚀性急剧下降。此外，高温下钽铌固溶体的晶体结构稳定性减弱，晶界扩散加剧，进一步加速氧化失效进程。
氢脆是钽铌固溶体在含氢极端环境中的核心失效路径，尤其在热盐酸、热硫酸等酸性介质中更为显著。环境中的氢原子易吸附于固溶体表面并渗入基体，当氢浓度超过 100ppm 时，会在晶界或缺陷处富集，形成氢化物或产生内应力。这些氢致缺陷会大幅降低固溶体的韧性与断裂强度，在外部应力作用下引发脆性断裂，且该过程具有隐蔽性，往往在无明显塑性变形的情况下突发失效。钽铌固溶体的氢吸收能力与成分相关，钽含量较高时，氢脆敏感性相对更明显。
极端介质侵蚀与应力协同作用，会加剧钽铌固溶体的局部失效。在含液态低熔点金属（如液态铀）的高温环境中，固溶体可能发生液态金属脆化，低熔点金属沿晶界渗透，破坏晶间结合力，在应力作用下引发晶间开裂。同时，在强腐蚀介质与应力共同作用下，固溶体表面易出现点蚀、晶间腐蚀等局部腐蚀，腐蚀坑成为应力集中源，逐步扩展为裂纹并导致断裂。此外，潮湿、高电压环境会加速表面氧化膜的电化学反应，降低其绝缘性能与防护效果，进一步诱发固溶体失效，其失效形式多表现为局部破损与性能突变。
