钨基高密度合金烧结力学性能研究
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金制备技术研究现状高性能钨合金具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、汽车、电子、化工等领域。
在当前高新技术的发展中，提高钨合金制备工艺的效率和质量已成为关键问题。
本文总结了高性能钨合金制备技术的研究现状，探讨了其存在的问题和发展趋势。
高性能钨合金的制备方法主要包括粉末冶金、物理气相沉积、化学气相沉积、扩散焊接、热等静压、等离子喷涂等几种。
粉末冶金是一种常见的制备方法，它具有加工性能好、易控制等优点。
但是，粉末冶金钨合金的烧结过程存在高温、高压和氧化等问题，容易造成钨粒度的增大和裂纹的产生，进而影响钨合金的性能。
为了解决这些问题，研究者采用添加稀土元素、碳化物和氧化物等方法，改善钨合金烧结过程。
物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）是目前研究中的热点。
物理气相沉积方法具有覆盖范围广、沉积速度快、几何形状多等优点。
但是，PVD方法不能覆盖靠近壁面的细小结构，而且容易发生气体分解导致厚度分布不均匀的问题。
CVD方法能够解决PVD方法的问题，但是其制备过程复杂，需要较高的加热温度和反应时间，且需使用高昂的精密仪器和设备来监测和控制反应。
扩散焊接是一种利用化学反应强制促进扩散形成铁素体体系和其他相的方法，具有成型简单、高效节能等优点。
但是，扩散焊接钨合金存在杂相、粗晶和组织不均匀等问题，易导致材料失效或变形。
热等静压（SHS）是一种利用自产生能量的化学反应，在高温条件下在粉末中形成热塑性复合材料的方法。
SHS技术具有高密度、无氧化、成分均匀、无显微裂纹等优点。
但是，SHS方法需要较长的时间和高温条件，经常受到气氛污染的影响，且容易产生非均匀的致密度和过量残余化学物质等问题。
等离子喷涂是一种高技术的涂覆方法，可在基材上形成致密、高硬度和耐磨损的陶瓷涂层，适用于制备钨合金外层涂层。
但是，等离子喷涂还存在制备成本高、容易损坏喷涂设备等问题。
在高性能钨合金制备方面，还面临一些基础问题，如控制材料性能、优化微观结构等。
钨及其合金异型制品的空心阴极烧结研究的开题报告
钨及其合金异型制品的空心阴极烧结研究的开题报告1. 研究背景和意义钨及其合金是一种高强度、高熔点的金属材料，在工业生产中有着广泛的应用。
其中，空心阴极是一种关键部件，广泛应用于电子管、电视等电子器件中。
钨及其合金空心阴极的制备方法多种多样，其中包括热等静压法、水压法、高压燃气冶金法、电烧结法等。
近年来，随着先进制造技术的不断发展，空心阴极制造过程中的烧结工艺也越来越重要。
2. 研究内容本研究将关注钨及其合金异型制品的空心阴极烧结制备过程中的一系列关键问题，主要涉及以下几个方面：(1) 烧结温度和时间对烧结效果的影响；(2) 添加剂对空心阴极烧结过程的影响；(3) 空心阴极的微观结构、物理和力学性能；(4) 优化烧结工艺，提高钨及其合金空心阴极的制备效率和质量。
3. 研究方法本研究将采用实验室试验相结合的方法，结合材料学、物理学、化学等学科知识，从材料的微观结构、物理性能和力学性能角度进行系统的测试和分析。
具体的研究方法包括：(1) 采用压缩机制备原材料，通过高温烧结得到钨及其合金异型制品。
(2) 利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试手段对样品的显微结构和组成进行分析。
(3) 运用显微硬度计测试样品硬度，并进行组织形貌的分析。
(4) 设计实验参数，研究相关因素对烧结效果的影响，并优化烧结工艺。
4. 研究预期结果通过本研究，预计可以得到以下研究结果：(1) 确定钨及其合金异型制品空心阴极的最佳烧结温度和时间，以及添加剂对烧结过程的影响。
(2) 了解不同制备方法对于钨及其合金异型制品空心阴极的微观结构、物理性能和力学性能的影响。
(3) 提出高效的烧结工艺和优化方法，提高钨及其合金异型制品空心阴极的制备效率和质量。
5. 预期贡献本研究的预期贡献如下：(1) 对钨及其合金异型制品空心阴极的烧结制备及相关工艺优化提供了有效的技术支持。
(2) 增强了钨及其合金材料的烧结制备技术水平。
(3) 丰富了钨及其合金异型制品的烧结制备领域的研究内容，促进了相关学科的发展。
W-Ni-Fe系高密度合金力学性能的研究
摘要钨基高密度合金因具有高密度和优异的力学性能而得到了广泛的应用。
本文采用光学显微镜、扫描电镜、ｘ—ｒａｙ衍射、室温拉伸和室温冲击等手段，系统地研究了合金成分、烧结方式、热处理对钨基高密度合金力学性能的影响。
试验结果表明，氢气烧结态合金的拉伸强度随着ｗ含量由９０％（质量百分比，下同）增加到９５％时有所提高，而当ｗ含量进一步提高时，合金的拉伸强度略有降低。
伸长率和冲击韧度随着ｗ含量由９０％增至９７％时逐步减小。
添加Ｒｅ对钨基高密度合金力学性能有显著的影响，当Ｒｅ含量为０．５％时，合金的伸长率和冲击韧度略有降低，但抗拉强度有较大幅度的提高，Ｒｅ含量继续增加时，尽管合金的强度有所提高，但合金的伸长率和冲击韧度降低幅度较大。
真空烧结不仅能避免氢气烧结时所引起的氢脆现象，而且可以改善液相对固相的润湿性，因此真空烧结态合金的力学性能高于氢气烧结态合金；真空／压力烧结能较大幅度地改善合金的力学性能，这主要是因为真空／压力烧结不仅能避免氢气烧结时所引起的氢脆现象，而且能有效地减少和消除合金中的孔隙。
钨基高密度合金热处理实验证实，真空退火、固溶淬火对钨基高密度合金力学性能有显著的影响。
真空退火能有效地提高合金的力学性能，这是由于真空退火能减少氢气烧结态合金中的氢脆，并且使镍和铁在钨中的扩散层增厚，界面结合力提高；合金经固溶淬火后在钨一钨界面出现一种类似于基体相的韧性相，从而提高了界面结合强度，合金力学性能显著提高；经固溶淬火后，Ｎｉ／Ｆｅ比为７／３和９／１的合金其拉伸强度和冲击韧度同时得到提高，且Ｎｉ／Ｆｅ比为９／ｌ的合金较Ｎｉ／Ｆｅ比为７／３的合金性能提高更为显著，这是由于抑制了Ｂ相（ＷＮｉ４）在钨颗粒与粘结相的晃面上及粘结相中析出。
关键词：高密度合金，成分，烧结，热处理，性能ＡＢＳＴＲＡＣＴＥｘｔｅｎｓｉＶｅｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｂｅｅｎｃ秭ｅｄｏｕｔｏｎＴｈＩ玛ｓｔｅｎ＿ｂａｓｅｄｈｅａＶｙａｌｌｏｙｓ（ｗＨＡｓ）ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔ圭ｌｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓａｎｄｈｉ曲ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，Ⅱｌｅｅｆｒｅｃｔｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｉｍｅｒｉｎｇｍｅｔｌｌｏｄｓａ芏１ｄｈｅａｔ—ｔｒｅａ恤ｅｎｔｓｏｎ也ｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｍｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓｗｅｒｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｌｌｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃ叩ｙ，ｓｃ锄ｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ｓＥＭ），ｘ—ｒａｙｄｉｆｈ．ａｃｔｉｏｎ（ｘＲＤ），ｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔ，ａｎｄｉｍｐａｃｔｔｅｓｔ．Ｔ１１ｒｏｕ曲ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔ１１ｅｅｆ！Ｅ．ｅｃｔｏｆＷｃｏｎｔｅｍｏｎｔｌｌｅｍｅｃｈａ工ｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆｗＨＡｓｓｉＩｌｔｅｒｅｄｉｌｌｈｙｄｒｏｇｅｎ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈＷｃｏｎｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｉｌｌｇ舶ｍ９０％（ｗｅｉｇｈｔ曲ｃｔｉｏｎ）ｉｔｓ缸ｔｌｌｅｒｉｎｃｒｅａｓｅ．Ａｎｄ吐ｌｅｔｏ９５％ａｎｄｍｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｓｌｏｗｌｙｗｉｔｈＷｃｏｎｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａ１１ｄｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｌｌｆｒｏｍ９０％ｔｏ９７％．Ｔ１１ｒｏｕｇｌｌａｄｄｉｎｇＯ．５～１．５％ＲｅｉｎＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｍｏｆｗＨＡｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｃｏｎｓｉｄｅｍｂｌｙａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇｗｉｔｈｍｅｓｌｏｗｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｎｄｉＩｎｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓ州ｍＲｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｏＯ．５％ａＩｌｄⅡ１ｅｔｅｎｓｉｌｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａ１１ｄｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｌｌｌｌｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｒａｐｉｄｌｙａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇｗｉｔｈｍｅｍｒ山ｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓ仃ｅｎ垂ｈｗｉｔｌｌＲｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａＳｉｎｇ疗ｏｍＯ．５％ｔｏ１．５％．ｓｎｅｒｅｄｉｎＢｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｍｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓＶａｃｕｕｍｗｉｔｌｌｔ１１０ｓｅｓｉｎｔｅｒｅｄｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎ，ｉｔｉｓｆｂｕｎｄｔｌｌａｔＶａｃｕｕｍｓ协ｔｅｒｉｎｇｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷＨＡｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｅ、ｖｅｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＮｉ—Ｆｅｂｉｌｌｄｐｈａｓｅｄｕｒｉｎｇｓｉｍｅｒｉｎｇ．ＢｙｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｍｅｅｆｒｅｃｔｏｆｖａｃｕｕｍ／ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｍｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒ叩ｅｍｅｓｏｆＷＨＡｓａｒｅｉｒｎｐｍｖｅｄｂｙＶａｃｕｌｌＩＩ昨ｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｌｌｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｂｒｉｔｃｌｅｎｅｓｓａｎｄｔｌｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｃａｖｉｔｉｅｓ．ｍｅｃｈ砌ｃａｌＢｙｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｍｅｅ矗ｂｃｔｏｆｖａｃｕｕｍａｎｎｅａｌｉｎｇｏｎ也ｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｆ．ｏｕｎｄｔｌｌａｔｖａｃｕｕｍａ１１ｎｅａｌｉｒ培ｌｅａｄｓｔｏ廿ｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｍｐｅｎｉｅ８ｂｅｃａｕｓｅｏｆｍｅｅｌｉｍｉｎａ：ｔｉｏｎｏｆｈｙ曲ｏｇｅｎｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄ仕Ｉｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｍｅｄｉｆｍｓｉｏｎｌａｙｅｒ．Ｔｈｒｏｕ班ｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｒ培ｍｅｅｆｒｅｃｔｏｆｓｏｌｉｄ—ｓｏｌｕｔｉｏ—、Ⅳａｔｅｒ．ｑｕｅｎｃｈｏｎｔｌｌｅｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｍｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｌｌａｔｔｌｌｅｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓａｒｅｉｍｐｒｏＶｅｄｂｙｓｏｌｉｄ－ｓｏｌｕｔｉｏｎ／ｗａｔｅｒ－ｑｕｅｎｃｈｂｅｃａｕｓｅｏｆ也ｅａｐｐｅａｒａｌｌｃｅｏｆｎｅｗｐｈａｓｅ．Ａｎｄｉｔｉｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｍａｔｕｎｄｅｒｓｏｌｉｄ－ｓｏｌｍｉｏｎ／ｗａｔｅｒ＿ｑｕｅｎｃｈｓｔａｔｅｍｅｂｅｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｉｃｋｅｌｔｏｉｒｏｎｍｏｖｅｄｆ｝ｏｍ７／３ｔｏｌ９／１ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｈｅａｔ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｅ腧ｃｔｉＶｅｔｏｉ１１ｔｌｉｂｉｔ出ｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｗＮｉ４．ＫＥＹＷｏＩｍＳ：Ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｂａｓｅｄｈｅａｖｙａｌｌｏｙｓ（ｗＨＡｓ），ＣｏＩｎｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，Ｈｅａｔ—ｔｒｅａ廿ｎｅｎｔ，ｐｒｏｐｅｎｉｅｓ原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
高比重钨合金力学性能影响因素分析
高比重钨合金力学性能影响因素分析1引言液相烧结理论是架起烧结工艺条件与烧结体微观结构参数、各相性质之间桥梁的重要手段<1～3> 。
液相烧结(LPS)是粉末冶金中用以获得高致密化颗粒增韧材料非常经济、有效的方法之一,比如碳化钨、青铜,不锈钢的烧结等。
由于不同液相量及烧结条件下液相的毛细力和传输率的影响不同,将导致固相扩散运动的不同,最终导致烧结体微结构随液相量及烧结条件的变化而改变。
如颗粒的平均直径随着烧结时间的增加而增加;烧结温度的增加会减小二面角;界面比随着钨的体积百分比增加而增加等。
细观力学的一个重要任务就是要架起微观结构参数、各相性质与复合材料宏观有效性质之间的桥梁<4 > 。
用微观结构参数描述复合材料内部微结构特征,如夹杂(颗粒、空洞、纤维、裂纹)的形状、几何尺寸等,这里的对象主要是颗粒。
由细观力学建立复合材料各相的性质和微结构参数的关联,实现复合材料的设计和优化。
本文主要目的是通过烧结理论和细观力学这两块基石搭起烧结和复合材料力学性能之间的桥梁,为不同要求的材料的制备确定合理、经济、较为优化的工艺,为不同工艺下材料的力学性能提供预测。
本文还利用上述理论对实验中两种典型液相烧结的高比重钨合金从不同角度进行了定性和定量解释。
2理论模型2 1烧结理论Ostwald生长模型是很多液相烧结晶粒粗化或生长模型的基础,但仅仅适用于增强相稀疏的情况。
虽又经许多理论修正,固相的体积百分比仍然在 5 0 %左右<5,6 > ,表达式一般为G3=G30 +Kt (1)G为颗粒大小,G0 为初始大小,K为受温度影响的生长率。
German<7> 在前人的基础上,给出了适合更高体积百分比(>70 % )的新的颗粒生长率的确定方法。
在烧结过程中伴随晶粒生长过程的还有液相向固相扩散的过程,在烧结体颗粒中基体含量也受到烧结条件的影响,基体向固相的扩散系数与温度的关系为D =D0 exp - ΔG+RT (2 )其中D0 为指数系数,R为气体常数,ΔG+ 为扩散活化能。
钨基高密度合金烧结力学性能的研究
广泛 的 应用 。 本文 采用 扫 描 电镜 、 室 温拉 伸 和室 温 冲 击等 手段 ， 系 统地 研 究 了烧结 方式 对钨 基高 密 度合 金 力学 性 能 的影 响。 试验 结 果表 明 ， 氢气 烧 结 态 合金 的抗 拉 强 度 随 着 Ｗ 含 量 由 ９ ０ ％增加到 ９ ５ ％ 时 有 所
艺如 下 ：
３ ． ２ ． １ 设计 合金 成分和 配料 。根据 相应 的研 究内容 对
２ 研 究现 状 对钨 基 高密度 合金 进行 烧结 ， 传 统 的烧 结 工 艺为液相
式中： Ａ 为冲击功 ， Ｓ 试样 截面积。
液 密度 存 在 很 大 的差 别 ，在 重力 的影 响喜 爱 引发 黏 性 流 ５ ． １ 实验 方案 根据 表 ５ — １所 示 ，进行 对 实验所 用原 动， 导致 钨晶粒 出现 聚集 ， 进一步 发生严 重 的坍塌 变形 。 进 料钨粉 、 镍粉 、 铁粉 的设计 。Ｗ — Ｎ ｉ ～ Ｆ ｅ系高 密度 合金 分别 行 钨 基高 密度 合金 烧 结 时 ， 对性 能 、 组 织 的均 匀 性都 有较 采 用氢 气烧 结和 真空烧 结 的方 法进行 制备 ， 氢气 烧结 采用 高的要 求。 双 温 区 的钼 丝 推 杆炉 ， 一区８ ５ ０ 。 Ｃ、 二区 １ ５ ０ ０ 。 Ｃ， 推舟 速 ３ 实验 方法 度４ ５ ｍｉ ｎ ／ 舟， 真空烧结 时升温速率 为 ８ ￣ Ｃ ／ ｍｉ ｎ升到 １ ２ ０ ０ 。 Ｃ ３ ． １ 合金 原料 。制 备钨 基 高 密度 合金 的原 料 ， 其部 分 保 温 ４ ０ ｍｉ ｎ ， 再以 ５ ℃／ ｍｉ ｎ升 到 １ ５ ０ ０ ℃保温 ６ ０ ａｉ ｒ ｎ， 随炉 性能指 标如 下表 ３ — １所示 。 冷却， 真空度 为 ０ ． ０ １ Ｐ ａ 。
纳米钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大
钨基高密度合金因具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能而被视为1种非常重要的军工新材料 .高密度合金一般是将Ｗ,Ｎｉ,Ｆｅ等合金元素粉末采用模压成形,然后在15 0 0～15 5 0℃液相烧结达到近全致密,其合金的显微组织结构由球形的Ｗ晶粒和连续分布的粘结相组成,Ｗ晶粒粒径范围一般为 4 0～60 μｍ<1> .尽管采用形变强化处理改变合金中的Ｗ晶粒纤维组织结构,但合金的强度提高已达到极限<2 > .随着科学技术的发展,原有合金的性能已经远远不能满足使用要求 .纳米材料被认为是 2 1世纪应用前景非常广阔的1种新型材料 .由于晶粒尺寸效应和晶粒界面效应的影响,采用纳米粉末可望大大细化Ｗ晶粒,从而大大提高合金的强度、延性与硬度等力学性能<3 ,4 > .因而,采用纳米粉末制备高强韧钨合金是一个很重要的发展方向 .机械合金化(ＭＡ)作为制备纳米粉末的最常见的1种方法,所制备的ＷＮｉＦｅ纳米晶粉末具有一系列特性,它可以形成Ｗ(Ｎｉ,Ｆｅ)超饱和固溶体和非晶相<5,6 > .为此,作者采用ＭＡ制备了纳米钨合金复合粉末,研究了纳米粉末在烧结过程中的致密化行为和在固相烧结和液相烧结时的Ｗ晶粒长大等显微组织的变化 .1实验采用还原Ｗ粉、羰基Ｎｉ粉和羰基Ｆｅ粉作为原始粉末 .各元素粉末的物理化学特性如表1所示 .将各元素粉末按照ｍ(Ｗ)∶ｍ(Ｎｉ)∶ｍ(Ｆｅ) =90∶7∶3称量后,在ＱＭ1型行星式高能球磨机中进行机械合金化,时间为5～2 0ｈ .在ＭＡ过程中采用不锈钢球(ＳＳＢ)和钨球(ＴＢ) 2种研磨球,球料质量比为5∶1,转速为 2 0 0ｒ/ｍｉｎ .在球磨过程中采用高纯氩(Ａｒ)作为保护气氛以防止粉末氧化 .表1各元素粉末的物理化学特性粉末粒度/μｍ形状松装密度/(ｇ·ｃｍ- 3)摇实密度/(ｇ·ｃｍ- 3)比表面/(ｃｍ2 ·ｇ- 1 ) 纯度/% ｗ/%ＯＣＮＦｅＳＷ粉2 .91不规则3.64 6.0 0 0 .2 499.95 0 .0 2 0 0 .0 0 5羰基Ｎｉ粉2 .66不规则0 .75 1.5 40 .6999.0 0 0 .2 5 0 0 .15 0 0 .0 30 0 .0 0 5羰基Ｆｅ粉3.97球形2 .393.77 0 .7196.0 0 1.5 0 0 0 .15 0 0 .30表2为经不同时间机械合金化后粉末晶块尺寸的Ｘ射线衍射分析结果 .表290Ｗ7Ｎｉ3Ｆｅ复合粉末的晶块粒径Ｄ随机械合金化时间的变化情况Ｄ/ｎｍｔ球磨/ｈ0 5 10 15 2 0 30ＳＳＢ球332 10 49177695 0ＴＢ球332 632 81716将经过 2 0ｈ机械合金化的ＭＡ复合粉末与未经机械合金化的原始混合粉末采用模压成形压制成拉伸试样,然后在钼丝炉中经不同温度进行烧结,采用氢气作保护气氛;采用Ｘ射线衍射仪检测在低温退火下Ｗ晶块粒径的变化;在较高温度下当样品发生大部分致密化后,采用排水法检测样品的密度;用金相显微镜检测显微组织及Ｗ晶粒度的变化,并与传统未球磨混合粉末高密度合金压坯的致密化、Ｗ晶粒长大等显微组织变化进行比较 .2实验结果与讨论2 .1致密化行为图1是压坯的相对密度随烧结温度的变化曲线 .可以看出,随着烧结温度升高,相对密度升高,致密化程度加快 .对于未经机械合金化的一般混合粉末而言,发生显著致密化的温度在130 0℃以上,发生近全致密化的温度在15 0 0℃以上 .而对于经过机械合金化的ＭＡ纳米粉末,发生显著致密化的温度降低到12 0 0℃以下,发生近全致密化的温度降低到135 0～14 5 0℃ .可见,机械合金化使发生致密化的温度大大降低,这说明机械合金化提高了致密化速度 .其原因主要是在ＭＡ过程中引入大量的晶界,使系统的自由能提高,从而加快致密化速度<7,8> .从图1还可以看出,采用密度有较大差异的研磨球如钨球和不锈钢球对烧结致密化也有很大的影响 .在相同温度下,采用密度较高的研磨球可使烧结密度大大提高,致密化速度加快 .采用ＳＳＢ球球磨,在14 5 0℃左右发生近全致密化,而采用ＴＢ球可在135 0℃左右发生近全致密化 .球磨时间对烧结致密化程度也有很大的影响(如图2所示) .随着球磨时间增加,致密化速度加快 .图3为在不同球磨时间下ＭＡ粉末压坯在14 0 0℃时其烧结密度随保温时间的变化曲线 .从图3可知,随着保温时间增加,致密化速度加快;随着球磨时间增加,在相同保温时间下烧结密度增大,在达到同样的密度下,所需的烧结时间短 .对于球磨时间较短的粉末,烧结密度随保温时间的变化非常显著;而对于球磨时间较长的粉末,在开始一段时间内致密化程度显著,烧结密度随保温时间变化较慢 .这说明当粉末细化成纳米晶粉末之后,粉末烧结活性发生急剧变化,粉末活性大大增强,在较短时间内可迅速发生致密化,从而在某种程度上说明保温时间不成为致密化的主要控制因素 .机械合金化使粉末晶粒粒径变小,机械合金化时间及研磨球密度增加,球对粉末的冲击能和变形能增加,粉末晶块更加细化,粉末晶块界面增大,因而机械合金化时间和研磨球对致密化的影响主要体现在粉末晶块的细化和纳米晶的形成<8> .ＭＡ 2 0ｈ,采用ＴＢ球图1压坯的相对密度ｄ随烧结温度θ的变化图2球磨时间ｔ对密度ρ的影响ｔ/ｈ:1— 2 0 ;2—15 ;3—10 ;4—5图3在14 0 0℃烧结后密度ρ随保温时间ｔ的变化2 .2Ｗ晶粒长大图4是退火温度在12 0 0℃以下、保温时间为2ｈ时Ｗ晶粒尺寸随温度的变化曲线 .可见,在较低的温度(≤ 5 0 0℃)下,晶粒几乎不长大;随着温度升高,Ｗ晶粒渐渐长大,但是在10 0 0℃以下时,Ｗ超饱和固溶体中产生相的析出,对Ｗ晶粒的长大起阻碍作用,因而Ｗ晶粒长大速度较慢 .当温度超过110 0℃时,非晶相晶化,形成γ(Ｎｉ,Ｆｅ)Ｗ相超饱和固溶体,γ相过饱和固溶体中的相分解并析出,晶粒明显长大 .当温度超过再结晶温度时,Ｗ晶粒迅速聚集、合并与长大,Ｗ晶粒急剧长大 .图5为温度在12 0 0℃以上、保温时间为2ｈ时压坯发生显著致密化后的Ｗ晶粒粒径随烧结温度的变化曲线 .可见,在130 0～14 0 0℃时,Ｗ晶粒粒径长大至原来的10～30倍,Ｗ晶粒粒径可达到3～ 5 μｍ .但是与未经ＭＡ处理的混合粉末在相同温度下烧结后的合金的显微组织相比,Ｗ晶粒粒径要小得多(见图6和图7) .在液相烧结温度(14 65℃)附近(14 80℃)进行短时间的液相烧结时,由于液相的生成与液相的流动,Ｗ晶粒迅速合并、溶解与析出,Ｗ晶粒产生重排,晶粒发生球化和Ｗ晶粒长大,其晶粒粒径长大到10～30 μｍ左右,其组织又回复到接近传统未球磨合金的显微组织(见图7和图8) .当烧结温度在15 30℃时,即使保温时间很短,Ｗ晶粒粒径也会迅速长大到图4Ｗ晶粒粒径Ｄ随烧结温度θ的变化图5在12 0 0℃以上时Ｗ晶粒粒径Ｄ随温度θ的变化图6未球磨粉末在14 0 0℃烧结后合金的金相组织图7球磨粉末在14 0 0℃纳米钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大烧结后合金的显微组织图8在14 80℃烧结后合金的显微组织4 0 μｍ以上 .这说明尽管采用纳米晶粉末,但由于纳米粉末在烧结时快速长大,因此,采用传统液相烧结难以有效控制Ｗ晶粒的长大.3结论ａ机械合金化所制备的ＷＮｉＦｅ纳米晶复合粉末在烧结时致密化速度大大加快 .与未机械合金化的混合粉末相比,致密化温度降低10 0～ 2 0 0℃ .ｂ纳米ＷＮｉＦｅ复合粉末在烧结时其致密化对温度非常敏感,保温时间对致密化的影响较小ｃ纳米粉末在烧结过程中,烧结温度对Ｗ晶粒的长大有很大的影响 .在12 0 0℃以上时,发生回复再结晶,Ｗ晶粒粒径急剧增大 .在液相烧结温度下,液相的生成对Ｗ晶粒的急剧长大起主要作用,因而采用传统液相烧结难以控制纳米晶结构纳米钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大@范景莲$中南大学粉末冶金国家重点实验室!湖南长沙410083 @黄伯云$中南大学粉末冶金国家重点实验室!湖南长沙410083@张传福$中南大学冶金科学与工程系!湖南长沙410083@曲选辉$中南大学粉末冶金国家重点实验室!湖南长沙410083钨合金;;致密化;;纳米粉末;;晶粒长大高密度合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料 .纳米材料被认为是 2 1世纪应用前景非常广阔的新型材料,采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧高密度钨合金的很重要的研究方向 .作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米钨合金复合粉末,研究了纳米钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的W 晶粒长大行为 .同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即W晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生W晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,W晶粒尺寸又长大到接近传统高密度合金水平 .研究结果表明,MA纳米粉末促进了致密化,使致密化温度降低10 0～ 2 0 0℃;在一般固相烧结温度时可以得到晶粒粒径为3～5 μm的细晶高强度合金<1>ChaiatD。
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金是一种具有优异综合力学性能的材料，广泛应用于航空航天、军事装备、电子通信、核能工程等领域。
本文将介绍高性能钨合金制备技术的研究现状。
目前，高性能钨合金制备技术主要包括粉末冶金法、熔炼法和化学气相沉积法等。
粉末冶金法是制备高性能钨合金的主要方法之一。
该方法通过粉末的混合、压制、烘
烤和烧结等步骤，实现钨合金的制备。
粉末冶金法具有制备成本低、制备工艺简单、生产
效率高等优点，适用于大规模生产。
该方法存在一些问题，如晶粒长大、相分离、气孔等
缺陷，影响了材料的性能。
化学气相沉积法是近年来发展起来的一种新型制备高性能钨合金的方法。
该方法通过
化学反应将钨的前体物质气体转化为固体钨合金薄膜，实现材料的制备。
化学气相沉积法
具有制备过程简单、合金成分均匀等优点，能够获得高纯度、低气孔率的钨合金。
化学气
相沉积法还存在一些问题，如成膜速率低、设备成本高等缺点，限制了其在工业生产中的
应用。
除了上述三种主要方法外，还有一些其他制备高性能钨合金的方法也在研究中。
机械
合金化法、电沉积法、激光熔化法等。
这些方法在制备工艺和材料性能方面都有一定的优
势和局限性。
高性能钨合金制备技术研究目前主要集中在粉末冶金法、熔炼法和化学气相沉积法等
方法上。
随着科学技术的不断进步，制备工艺和设备也将不断改进，使高性能钨合金在各
个领域有更广泛的应用前景。
钨基高密度合金热处理力学性能研究
钨基高密度合金热处理力学性能的研究摘要：钨基高密度合金因具有高密度和优异的力学性能而得到了广泛的应用。
本文采用扫描电镜、室温拉伸和室温冲击等手段，系统地研究了热处理对钨基高密度合金力学性能的影响。
钨基高密度合金热处理实验证实，真空退火、固溶淬火对钨基高密度合金力学性能有显著的影响。
真空退火能有效地提高合金的力学性能，这是由于真空退火能减少氢气烧结态合金中的氢脆，并且使镍和铁在钨中的扩散层增厚，界面结合力提高，从而提高了界面结合强度，合金力学性能显著提高。
关键词：高密度合金热处理性能1 绪论高密度钨合金是一类以钨为基，并添加有ni、fe、mn、co等元素的合金，其密度高达16.5～19.0g/cm3。
高密度钨合金不仅密度大，而且还具有一系列优异的性能，例如强度高、硬度高、延性好、机械加工性能好、热膨胀系数小、导热系数大、抗氧化和抗腐蚀性能好、可焊性好等。
这些优异的性能使其在尖端科技领域、军事和民用工业中得到了广泛的应用。
2 钨基高密度合金的研究现状钨基高密度合金是由基体相和粘接相形成的两相组织合金。
钨合金必须具有一个良好的微观组织才可以提高其韧性和强度，我们主要通过热处理来构建其围观组织。
现阶段，国内常用的热处理技术包括循环热处理、固溶淬火热处理、化学热处理、氩气气氛热处理、形变热处理和真空热处理等。
3 实验方法3.1 合金原料■3.2 钨基高密度合金的制备制备钨基高密度合金，其制备工艺过程如下所述：①合金成分设计及配料：参照各项研究内容科学设计合金成分。
②混料：以设定的合金成分的化学配比，采用钨粉、镍粉、铁粉进行配比后，在钢质v型混料机中进行混料，混料用球为硬质合金球，球料比为1：1，球磨时间为8小时。
③捏合：将混好的料放入捏合机，捏合温度为100-120℃，捏合时间为30分钟。
④降温过筛：将捏合完的料置于温度为25℃的空调房内，温度达到室温后，过40目筛。
⑤成形：本实验采用普通模压成形，压制方式为单向阴模浮动压制。
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钨基高密度合金烧结力学性能的研究
摘要：钨基高密度合金因具有高密度和优异的力学性能而得到了广泛的应用。
本文采用扫描电镜、室温拉伸和室温冲击等手段，系统地研究了烧结方式对钨基高密度合金力学性能的影响。
试验结果表明，氢气烧结态合金的抗拉强度随着w含量由90%增加到95%时有所提高，而当w含量进一步提高时，合金的抗拉强度略有降低。
伸长率和冲击韧性随着w含量由90%增至97%时逐步减小。
真空烧结不仅能避免氢气烧结时所引起的氢脆现象，而且可以改善液相对固相的润湿性，因此真空烧结态合金的力学性能高于氢气烧结态合金。
关键词：高密度合金烧结性能
1 绪论
凭借高密度、高强度的优点，钨基高密度合金在现代工业中得到广泛应用，并且在国防工业中占据着主导性地位。
随着工业化进行的不断加快，人们对钨基高密度合金的性能提出更高要求。
提高钨基高密度合金的综合性能被东欧各国专家学者的普遍关注，通过对钨基高密度合金的应用背景进行研究分析，在对钨基高密度合金研究现状的基础上，阐述了本文写作的目的、意义和内容。
2 研究现状
对钨基高密度合金进行烧结，传统的烧结工艺为液相烧结。
通过采用液相烧结对钨基高密度合金进行烧结时，由于烧结温度比较高，导致晶粒长大，并且在烧结时固/液密度存在很大的差别，在
重力的影响喜爱引发黏性流动，导致钨晶粒出现聚集，进一步发生严重的坍塌变形。
进行钨基高密度合金烧结时，对性能、组织的均匀性都有较高的要求。
3 实验方法
3.1 合金原料。
制备钨基高密度合金的原料，其部分性能指标如下表3-1所示。
■
3.2 制作钨基高密度合金。
钨基高密度合金的制备工艺如下：3.2.1 设计合金成分和配料。
根据相应的研究内容对合金成分进行设计。
3.2.2 混料。
合金混料的化学成分配比根据实验设计进行，参照表3-1的原料进行配比后，在钢质v型混料机中进行混料，混料用球为硬质合金球，球料比为1：1，球磨时间为8小时。
3.2.3 捏合：将混好的料放入捏合机，捏合温度为100-120℃，捏合时间为30分钟。
3.2.4 降温过筛：将捏合完的料置于温度为25℃的空调房内，温度达到室温后，过40目筛。
3.2.5 成形：本实验采用普通模压成形，压制方式为单向阴模浮动压制。
3.2.6 脱脂：脱脂在氮气罩式脱脂炉内进行。
3.2.7 烧结：烧结工艺根据实验内容不同而进行选择。
3.2.8 监测、分析。
4 性能检测
4.1 抗拉强度检测。
在lj-3000a型机械式拉力试验机上测量抗拉强度，拉伸速率为1mm/min，相应的应变速率为1.1×10-3s-1。
抗拉强度σb为：σb=■
式中：f为断裂载荷，s为试样截面积。
4.2 伸长率检测。
合金延性通过以抗拉试样测试的方式进行。
其室温伸长率σ为：σ=■×100%
式中：l为试样断后长度，l■为试样断前长度。
4.3 冲击韧性检测。
对冲击性能的测量是在通过摆锤式冲击实验机上进行的。
采用10×10×55无缺口试样对冲击性能进行测试。
冲击韧性αk为：αk=■
式中：ak为冲击功，sn试样截面积。
4.4 观察扫描电镜。
借助jsm-5600lv型和kyky-2800型扫描显微镜对拉伸试样及冲击试样断口进行分析。
5 烧结方式对w-ni-fe系合金力学性能的影响
5.1 实验方案根据表5-1所示，进行对实验所用原料钨粉、镍粉、铁粉的设计。
w-ni-fe系高密度合金分别采用氢气烧结和真空烧结的方法进行制备，氢气烧结采用双温区的钼丝推杆炉，一区850℃、二区1500℃，推舟速度45min/舟，真空烧结时升温速率为8℃/min升到1200℃
保温40min，再以5℃/min升到1500℃保温60min，随炉冷却，真空度为0.01pa。
■
5.2 实验结果
5.2.1 合金显微组织及断口形貌。
不同气氛中烧结的
95w-3.5ni-1.5fe合金拉伸断口形貌如图5-2所示。
由图可以看出，氢气烧结态合金的断口呈现出典型的沿晶断裂形貌，断裂方式以钨-钨断裂和钨-粘结相断裂为主要形式，另外，钨-粘结相界面处有少量微孔。
5.2.2 检测合金力学性能。
在表5-3中分列了氢气烧结、真空烧结态合金力学性能的检测结果，可以看出真空烧结态合金的力学性能优于氢气烧结态合金，其抗拉强度和伸长率都较氢气烧结态合金均有不同程度的提高，但冲击韧性略低于氢气烧结态合金。
6 结论
6.1 真空烧结和氢气烧结都属于液相烧结，进行烧结时遵守“扩散-溶解-析出”的机制。
6.2 通过真空进行烧结，一方面消除氢脆的影响；另一方面有效地改善了液相对固相颗粒的润湿作用。
同氢气烧结相比，在一定程度上提高了合金密度和力学性能。
6.3 同氢气烧结态合金相比，真空烧结态合金的抗拉强度得到了有效的提高，但是伸长率变化不明显，冲击韧性略有降低。
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